JP2000238245A - プリントヘッド・アセンブリ - Google Patents

プリントヘッド・アセンブリ

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JP2000238245A JP11167968A JP16796899A JP2000238245A JP 2000238245 A JP2000238245 A JP 2000238245A JP 11167968 A JP11167968 A JP 11167968A JP 16796899 A JP16796899 A JP 16796899A JP 2000238245 A JP2000238245 A JP 2000238245A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱およびエネルギを効率的に制御するインクジ
ェット・プリンタを提供する。 【解決手段】本発明の印刷システムは、コントローラ、
電力供給装置、および、メモリ装置ならびにインク駆動
装置と統合された分散プロセッサを含むプリントヘッド
・アセンブリを備える。このような構成によって、イン
クジェット・プリンタのプリントヘッドの効率的噴射、
処理、熱ならびにエネルギー制御を備える印刷システム
が実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般にインクジェ
ットおよびその他のタイプのプリンタに関するもので、
特に、インク駆動ヘッドに組み込まれたメモリ装置およ
び分散プロセッサを有するプリントヘッドを含む新機軸
の印刷システムおよびプロトコルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット・プリンタはコンピュー
タの分野において日常的なものである。インクジェット
・プリンタは米国特許第4,490,728号および同第4,313,6
84号に記載されている。インクジェット・プリンタは、
高品質プリントを生成し、コンパクトで、可搬性があ
り、また、紙のような印刷媒体にインクだけが印刷され
るので、印刷速度が速く、音が静かである。
【０００３】インクジェット・プリンタは、印刷媒体に
対して定義されるアレイの特定位置に個々のドットのパ
ターンを印刷することによって印刷画像を生成する。そ
のような位置は、線形アレイにおける小さいドットとし
て便宜上視覚化される。そのような位置は、"ドット位
置"または"ピクセル"と呼ばれることがある。このよう
に、印刷動作は、インク・ドットでドット位置パターン
を充填する動作と見なすことができる。
【０００４】インクジェット・プリンタは、プリント媒
体上へインクの非常に小さいしずく(すなわちインク滴)
を放出することによってドットを印刷し、典型的には、
インク放出ノズルを含むプリントヘッドを各々が有する
１つまたは複数のプリント・カートリッジを支持する可
動キャリッジを含む。キャリッジは、印刷媒体の表面上
を横断する。インク貯蔵機構のようなインク供給機構が
ノズルにインクを供給する。ノズルは、マイクロコンピ
ュータまたはその他のコントローラのコマンドに従って
適切な時間にインク滴を放出するように制御される。イ
ンク滴放出のタイミングは、典型的には、印刷されつつ
ある画像のピクセル・パターンに対応する。
【０００５】一般的に、蒸発室にある小量インクを小さ
い薄膜抵抗器のような小さい電気ヒーターで急速に熱す
ることによって、インクの小滴が開口部またはノズルか
ら放出される。小さい薄膜抵抗器は、通常、蒸発室に隣
接して配置される。インクを加熱することによって、イ
ンクが蒸発して開口部から放出される。
【０００６】更に具体的に述べれば、インクの１つのド
ットに関して、プリンタの処理エレクトロニクス部品の
一部として通常配置される遠隔プリントヘッド・コント
ローラが、外部電力供給部から送られる電流を起動させ
る。電流は、選択された蒸発室の選択された薄膜抵抗器
に通される。次に、抵抗器が加熱され、選択された蒸発
室の内部に配置されるインクの薄い層が熱せられ、イン
クの爆発的蒸発が発生して、その結果、インクの溶滴が
プリントヘッドの関連開口部を通して放出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、典型的
なインクジェット・プリンタにおいて、インクの溶滴の
各々がプリントヘッドから放出される時、インクを蒸発
させて溶滴を駆動するために使用された熱の一部がプリ
ントヘッドの内部に保持され、高い流れ率のため伝導が
基板の近くのインクを熱する場合がある。このような動
作はプリントヘッドを過熱することがあり、そのため、
プリント品質が低下し、ノズルの放出ミスやプリントヘ
ッド噴射停止の誘因となる。プリントヘッドの過熱は、
インクジェット式印刷処理の信頼性を損ない、高いスル
ープットの印刷を制約する。加えて、既存のインクジェ
ット・プリントヘッドは、遠隔装置によって制御されて
いるので、プリントヘッド自身で噴射およびタイミング
を決定する能力を持っていない。従って、プリントヘッ
ドの重要な熱およびエネルギー面を効率的に制御するこ
とが困難である。
【０００８】かくして、プリントヘッドの熱およびエネ
ルギー面を効率的に制御するため、分散プロセッサとイ
ンク駆動ヘッドを統合して組み入れたプリントヘッドを
利用する新しい印刷システムおよびプロトコールに対す
る必要性が存在する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明は、インク放出駆動ヘッドと統合された分散
プロセッサを有し、インクを選択的に印刷するためコン
トローラとの間でプリントヘッド状態情報を含む双方向
通信を行う処理駆動ヘッドを備えるプリントヘッド・ア
センブリを提供する。
【００１０】上述のような従来技術における制約を含め
た種々の制約を克服するため、本発明は、プリントヘッ
ドの熱およびエネルギーを効率的に制御する新機軸の印
刷システムおよびプロトコールを提供する。本発明の印
刷システムは、コントローラ、電力供給機構、および、
メモリ装置ならびにインク駆動ヘッドと統合された分散
プロセッサを有するプリントヘッド・アセンブリを含
む。
【００１１】メモリ装置は、当該プリントヘッドに特定
な種々のデータを記憶する。データは、識別、保証、特
性化使用などの情報を含むことができ、プリントヘッド
・アセンブリの製造時またはプリンタ動作時に書き込み
および記憶される。分散プロセッサは、効率的熱および
エネルギー制御を行うため、それ自身の噴射およびタイ
ミングを決定する能力を持つ。例えば、分散プロセッサ
は、検出および事前定義された動作情報に基づいてプリ
ントヘッド・アセンブリの温度およびプリントヘッド・
アセンブリに供給されるエネルギーを統制するように事
前にプログラムされる。すなわち、分散プロセッサは、
プリントヘッド・アセンブリの温度および供給電圧量を
検出して最適の温度およびエネルギー量の範囲を把握す
ることによって、事前にプログラムされた温度範囲内に
プリントヘッド・アセンブリを維持し、プリントヘッド
・アセンブリに対する一定のエネルギー供給を保つこと
ができる。加えて、分散プロセッサは、リアル・タイム
でのプリントヘッド・アセンブリの調整を支援すること
ができる。
【００１２】本印刷システムは、また、必要な時にプリ
ントヘッド・アセンブリにインクを選択的に供給するた
め、それ自身のメモリを持ち、プリントヘッド・アセン
ブリにインクを供給するように接続されるインク供給装
置を含むことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明を実施することができる特定の実施形態を記述す
る。本発明の理念を逸脱することなく以下の実施形態に
変更を加えることもその他の実施形態を利用することも
可能な点は理解されべきことであろう。
【００１４】1. 概要 図１は、本発明を取り入れた印刷システム全般を示して
いる。印刷システム１００は、紙のような印刷媒体上に
インクのような材料を印刷するために使用される。印刷
システム１００は、印刷データを生成するコンピュータ
またはマイクロプロセッサであるホスト・システム１０
６に電気的に接続される。印刷システム１００は、イン
ク供給装置１１２、電力供給装置１１４およびプリント
ヘッド・アセンブリ１１６に接続されるコントローラ１
１０を含む。インク供給装置１１２は、インク供給メモ
リ装置１１８を含み、プリントヘッド・アセンブリ１１
６に流体工学的に接続して、プリントヘッド・アセンブ
リ１１６にインクを選択的に提供する。プリントヘッド
・アセンブリ１１６は、処理駆動ヘッド１２０およびプ
リントヘッド・メモリ装置１２２を含む。処理駆動ヘッ
ド１２０は、分散プロセッサのようなデータ・プロセッ
サ１２４、および、インクジェット・ノズルすなわちイ
ンク滴発生器のアレイのような駆動ヘッド１２６から構
成される。
【００１５】印刷システム１００の動作の間、電力供給
装置１１４は、制御された電圧をコントローラ１１０お
よび処理駆動ヘッド１２０に供給する。また、コントロ
ーラ１１０は、ホスト・システムからプリント・データ
を受け取りそのデータを処理して、プリンタ制御情報お
よびイメージ・データを作成する。処理されたデータ、
イメージ・データおよびその他の静的、動的に生成され
たデータ(詳細は後述)が、印刷システムを効率的に制御
するためインク供給装置１１２およびプリントヘッド・
アセンブリ１１６に送られる。
【００１６】インク供給メモリ装置１１８は、インク識
別データ、インク特性データ、インク使用データなどを
含む種々のインク供給に特定なデータを記憶することが
できる。インク供給データは、インク供給装置１１２が
製造される時あるいは印刷システム１００の動作の間
に、インク供給メモリ装置１１８に書き込まれ記憶され
る。同様に、プリントヘッド・メモリ装置１２２は、プ
リントヘッド識別データ、保証データ、プリントヘッド
特性データ、プリントヘッド使用データなどを含む種々
のプリントヘッド特定データを記憶することができる。
このデータは、プリントヘッド・アセンブリ１１６が製
作される時あるいは印刷システム１００の動作の間に、
プリントヘッド・アセンブリ１１６に書き込まれ、記憶
される。
【００１７】データ・プロセッサ１２４は、メモリ装置
１１８、１２２と通信することができるが、好ましく
は、コントローラ１１０と双方向通信する。双方向通信
によって、データ・プロセッサ１２４は、処理駆動ヘッ
ド１２０の温度およびそれに送られるエネルギーを統制
するため、所与および検出された動作情報に基づいて、
それ自身の噴射およびタイミング動作を動的に規定およ
び実行することができる。そのような規定は、好ましく
は、検出されるプリントヘッド温度、検出される電力供
給量、リアルタイムの検査、温度ならびにエネルギー範
囲、および、走査軸指向性誤差のような事前プログラム
される既知の最適動作範囲に基づく。その結果、データ
・プロセッサ１２４は、処理駆動ヘッド１２０の効率的
動作を可能にし、印刷媒体に印刷されるインクの溶滴を
生成し、所望のパターンを形成して印刷出力を改善す
る。
【００１８】図２は、本発明の好ましい実施形態を取り
入れた全般的印刷システム１００を示している。本発明
のデータ・プロセッサ１２４は、更に、噴射コントロー
ラ１３０、エネルギー制御装置１３２、デジタル機能装
置１３４および熱制御装置１３６を含む。駆動ヘッド１
２６は、更に、加熱装置１３８およびセンサ１４０を含
む。噴射コントローラ１３０、エネルギー制御装置１３
２、デジタル機能装置１３４、熱制御装置１３６、加熱
装置１３８およびセンサ１４０は、コントローラ１１０
のような他のコンポーネントのサブコンポーネントであ
ることもできるが、好ましい実施形態において、それら
は、図２に示されるように、データ・プロセッサ１２４
および駆動ヘッド１２６それぞれのサブコンポーネント
である。
【００１９】ノズル部材１４４の関連ノズル１４２の抵
抗器の駆動を統制するため、噴射コントローラ１３０
は、コントローラ１１０および駆動ヘッド１２６と通信
する(代替実施形態においてはプリントヘッド・アセン
ブリのメモリ装置１２２とも通信する)。噴射コントロ
ーラ１３０は、噴射パルスのシーケンスを選択的に制御
する噴射シーケンス・サブコントローラ１５０、処理駆
動ヘッド１２０の電磁干渉(すなわちＥＭＩ)を減少させ
る噴射遅延サブコントローラ１５２、および、駆動ヘッ
ド１２６の走査軸指向性(すなわちＳＡＤ)誤差を補償す
る微少遅延サブコントローラ１５４を含む。
【００２０】エネルギー制御装置１３２は、駆動ヘッド
１２６に届けられるエネルギーを統制するためコントロ
ーラ１１０および駆動ヘッド１２６のセンサ１４０と通
信する。同様に、熱制御装置１３６は、駆動ヘッド１２
６の熱特性を統制するため、コントローラ１１０、およ
び、駆動ヘッド１２６のセンサ１４０ならびに加熱装置
１３８と通信する。熱制御装置１３６は、駆動ヘッド１
２６がしきい値温度より下にあることをセンサ１４０が
標示する時、加熱装置１３８を起動させることによっ
て、駆動ヘッドの熱特性の制御を達成する。代替実施形
態では、エネルギーならびに熱制御装置１３２、１３６
がプリントヘッド・アセンブリのメモリ装置１２２と通
信する。デジタル機能装置１３４が、データ・プロセッ
サ１２４の内部のレジスタ動作および処理タスクを管理
する。噴射コントローラ１３０、エネルギー制御装置１
３２、デジタル機能装置１３４、熱制御装置１３６、加
熱装置１３８およびセンサ１４０の詳細は後述される。
【００２１】典型的印刷システム 構造上のコンポーネント 図３は、本発明を取り入れた典型的高速プリンタの１例
である。一般的には、プリンタ２００は、図１の印刷シ
ステム１００を組み入れることができ、更に印刷媒体を
保持するトレイ２２２を含む。印刷動作が始動される
と、紙のような印刷媒体が、好ましくは紙送り機構２２
６を使用してトレイ２２２からプリンタ２００に供給さ
れる。次に、印刷媒体シートはＵ字方向に回転され、逆
向きに出力トレイ２２８に送られる。直線的用紙経路の
ようなその他の用紙経路を使用することもできる。シー
トは印刷区域２３０で停止し、次に、(図１のプリント
ヘッド・アセンブリ１１６のような)１つまたは複数の
プリントヘッド・アセンブリ２３６を支持する走査キャ
リッジ２３４が、シート上を横切って走査してその上に
インクの帯を印刷する。単一または複数の走査の後、シ
ートは、例えばステッパーモータならびにフィード・ロ
ーラを使用して印刷区域内の次の位置に漸次移される。
キャリッジ２３４が、再び、シート上を横切って走査し
て、インクの次の帯を印刷する。シート全体が印刷され
るまでこのプロセスが繰り返され、最後にシートが出力
トレイ２２８に放出される。
【００２２】本発明は、プリントヘッド・アセンブリ２
３６に対して印刷媒体を支持および移動させるグリット
車輪、ロール・フィードまたはドラム技術を取り入れた
媒体／プリントヘッド移動機構を利用する代替的印刷シ
ステム(図示されていない)に同じように適用できる。グ
リット車輪設計の場合、グリット車輪およびピンチ・ロ
ーラが、１つまたは複数のプリントヘッド・アセンブリ
を搬送するキャリッジが直交軸に沿って媒体を走査する
間に、１つの軸に沿って媒体を前後に移動させる。ドラ
ム式プリンタ設計の場合、１つまたは複数のプリントヘ
ッド・アセンブリを搬送するキャリッジが直交軸に沿っ
て媒体を走査する間、１つの軸に沿って回転される回転
ドラムに媒体が装着される。グリット車輪設計、ドラム
式プリンタ設計いずれの場合も、図３に示されるような
往復形態での走査は行われない。
【００２３】プリント・アセンブリ２３６の走査キャリ
ッジ２３４への搭載は、取り外し可能な取り付けまたは
永久的固定のいずれでも可能である。プリントヘッド・
アセンブリ２３６は、また、図１のインク供給機構１１
２として独立のインク貯蔵器を持つことができる(例え
ば図４のプリントヘッド本体３０４の内部に貯蔵器を配
置することができる)。独立インク貯蔵器は、プリント
・アセンブリ２３６を再使用するためインクを補充する
ことができる。代替的には、図１のインク供給機構とし
て機能する１つまたは複数の固定または取り外し可能な
容器２４２を柔軟な導管２４０を通してインクを流すよ
うに各プリント・カートリッジ２３６に接続することが
できる。更に別の代替的形態として、インク供給機構１
１２は、プリントヘッド・アセンブリ１１６から切り離
して、キャリッジ２３４に取り外し可能なように搭載し
た１つまたは複数のインク容器とすることもできる。
【００２４】図４は、本発明を取り入れた典型的プリン
トヘッド・アセンブリ３００の透視図である。本発明
は、図３のプリンタ２００のような典型的プリンタに対
して使用される典型的プリントヘッド・アセンブリを参
照して以下詳述されるが、本発明はいかなるプリントヘ
ッドおよびプリンタ構成にも組み入れることができる。
図４と共に図１および図３を参照すれば、プリントヘッ
ド・アセンブリ３００は、熱インクジェット・ヘッド・
アセンブリ３０２、プリントヘッド本体３０４およびメ
モリ装置１２２の１例であるプリントヘッド・メモリ装
置３０６から構成される。熱ヘッド・アセンブリ３０２
は、一般にテープ自動ボンディング・アセンブリと呼ば
れる柔軟材であり、(図１の処理駆動ヘッド１２０の１
例である)処理駆動ヘッド３１０を含み、相互接続され
た接触パッド３１２を含む。相互接続接触パッド３１２
は、粘着材によってプリント・カートリッジ３００に適
切に取り付けられる。接触パッド３０８は、図２のキャ
リッジ２３４上の電極(図示されていない)に電気的に接
触している。
【００２５】処理駆動ヘッド３１０は、(図１の駆動ヘ
ッド１２６の１例である)ノズル部材３１６に組み込ま
れた(図１のデータ・プロセッサ１２４の１例である)分
散プロセッサ３１４を含む。分散プロセッサ３１４は、
好ましくはデジタル回路を含み、コントローラ１１０、
ノズル部材３１６およびノズル部材３１６に配置される
温度センサのような種々のアナログ装置と電気信号を介
して通信する。分散プロセッサ３１４は、プリントヘッ
ド・アセンブリ３００およびノズル部材３１６の噴射、
タイミング、熱ならびにエネルギー面を正確に制御する
ため諸信号を処理する。ノズル部材３１６は、印刷媒体
上にインク滴を生成する(例えばレーザ除去によって製
造される)複数の開口部すなわちノズル３１８を含む。
【００２６】図５は、図３の典型的な統合処理駆動ヘッ
ドの詳細図であり、プリントヘッド・アセンブリの分散
プロセッサおよび駆動ヘッドを示している。図５は、正
しい尺度は使われてなく、単純化のため誇張して描かれ
ている。図１乃至図５を参照すれば、導線(図示されて
いない)が熱ヘッド・アセンブリ３０２の裏側に取り付
けられ、キャリッジ２３４上の電極と接触するためその
端部が接触パッド３１２に接続されている。キャリッジ
２３４上の電極は、熱ヘッド・アセンブリ３０２との通
信を提供するため、コントローラー１１０および電力供
給機構１１４に接続されている。導線の反値側の端部
は、基板４１０の端子または電極４０６を介して処理駆
動ヘッド３１０に接着されている。基板４１０は、その
上に形成されたインク放出エレメント４１６を持ち、導
線に電気的に接続されている。コントローラ１１０およ
び分散プロセッサ３１４は、インク放出エレメント４１
６に動作上の電気信号を提供する。
【００２７】インク放出または蒸発室(図示されていな
い)は、各インク放出エレメント４１６に隣接し、好ま
しくは、ノズル部材３１６の単一ノズル３１８の背後に
配置される。また、バリア層(図示されていない)が、好
ましはフォトリソグラフィー技術を使用して、基板４１
０上で蒸発室の近傍に形成され、フォトレジストまたは
他の重合体の層の働きをする。バリア層の一部分がその
基礎をなす基板４１０から伝導掃引線を絶縁する。
【００２８】各インク放出エレメント４１６は、１つま
たは複数の接触パッド３１２に順次または並列的に適応
される１つまたは複数のパルスによって選択的に電力が
供給される時、オーム・ヒーターの役をする。インク放
出エレメント４１６は、例えばヒーター抵抗器あるいは
圧電気エレメントである。ノズル３１８のサイズ、数お
よび形状はどのようなものでもよい。本発明の機能を簡
単明瞭に示すように種々の機構が図５に例示されてい
る。種々の機構の相対的寸法は明確に表すため大幅に調
節されている。
【００２９】図５に示されているように、各インク放出
エレメント４１６は抵抗器である。各抵抗器４１６は、
以下の記述においてプリミティブ４２０と呼ばれる１つ
の特定抵抗器グループに割り当てられる。処理駆動ヘッ
ド３１０は、任意の数の複数サブセクションに構成する
ことができる。そのような複数サブセクションの各々
は、特定数の抵抗器を含む特定数のプリミティブを持
つ。図５に示されている例において、処理駆動ヘッド３
１０は５２４個の関連噴射抵抗器を持つ５２４個のノズ
ルを持つ。好ましくは、各々１８個のプリミティブを持
つ２つの列に３６個のプリミティブがある。各列の中央
の１６個のプリミティブは各々１６個の抵抗器を持ち、
一方、各列の２つの端部プリミティブは各々３個の抵抗
器を持つ。このように、１６個の中央プリミティブが５
１２個の抵抗器を持ち、４つの端部プリミティブが１２
個の抵抗器を持つので、合計５２４個の抵抗器が配置さ
れている。一方の側の抵抗器には、最初が(R1)、３番目
が(R3)、５番目が(R5)のように、すべて奇数番号がつけ
られ、別の側の抵抗器には、最初が(R2)、３番目が(R
4)、５番目が(R6)のように、すべて偶数番号がつけられ
ている。
【００３０】従って、処理駆動ヘッド３１０は、各々が
９つのプリミティブを持つ４つの同等サブセクションす
なわちクォードラント(Q1-Q4)に構成される(例えばQ1は
３個の抵抗器を含むプリミティブP1と各々１６個の抵抗
器を含む８個のプリミティブP3-P17を持つ)。プリンタ
・キャリッジ２３４に置かれる時、プリントヘッド・ア
センブリは、第２のノズルR2から放出されたインクが印
刷媒体に印刷されるインク滴をR1とR3の間に印刷するよ
うに、プリントヘッド・アセンブリの位置が定められ
る。すなわち、一般的には、抵抗器Nによって印刷され
るインク滴は、印刷媒体上抵抗器N-1と抵抗器N+1によっ
て印刷されるインク滴の間に落ちる。
【００３１】好ましい実施形態において、処理駆動ヘッ
ドは、また、抵抗器４１６に電力を送り届ける目的のた
め電力サブセクションに分割される。パッド４０６の中
の電力パッド４０６Ｐ１乃至４０６Ｐ４が、エネルギー
損失を避けがたい最小限に抑えながら電力を電力サブセ
クションに効率的に送り届けるように配置される。図５
の実施形態において、クォードラントQ1乃至Q4の各々
は、それぞれクォードラントQ1からQ4に電力を提供して
いる４０６Ｐ１から４０６Ｐ４を含む電力サブセクショ
ンである。電力パッドを基板の４つの隅に(すなわち電
力サブセクションに近接した位置に)置くことによっ
て、導線に接続することによる電力損失が最小限度に抑
えられる。好ましくは、電力パッド４０６Ｐ１乃至４０
６Ｐ４は、比較的高い電流レベルの伝導のため幅広とさ
れる。好ましくは、電力サブセクションからの戻り電流
に対して一層幅広の接地パッド４０６Ｇが備えられる。
それら接地パッドの１つ(GND TOP)はクォードラントQ1
およびQ2に関して戻り電流を運ぶ電力パッド４０６Ｐ１
と４０６Ｐ２の間に配置され、もう１つの接地パッド(G
ND BOT)はクォードラントQ3およびQ4に関して戻り電流
を運ぶ電力パッド４０６Ｐ３と４０６Ｐ４の間に配置さ
れる。特定の電力パッドによって電力を供給されるサブ
セクションのサイズを変えるようにパッド４０６P１と
４０６P２を１つのパッドに結合するようなその他の電
力分配構成も可能である。
【００３２】１つの実施形態にいて、各中央１６個のノ
ズル・プリミティブの範囲内に、３.７５ミクロンのよ
うなミクロのスタガー(ずらし)が存在する。換言すれ
ば、特定のプリミティブの最初のノズルは、当該プリミ
ティブの中の最後のノズルよりヘッド３１０の中心に
３.７５ミクロン接近している。これは、噴射サイクル
の完了を可能にし、ジターに対するゆとりを与える。ジ
ターは、キャリッジ２３４の振動に関連する符号化パル
スのタイミング誤差である。ミクロ・スタガーは、プリ
ントヘッド・アセンブリ１１６が噴射サイクルのほぼ９
０％で１つのプリミティブのすべてのノズルを噴射する
ことを可能にする。従って、約１０％のジターゆとりが
残る。
【００３３】図５の処理駆動ヘッド３１０において、こ
のミクロのスタガーが、傾斜した５１２個の抵抗器を形
成する。この結果、プリントヘッド・アセンブリは、傾
斜した抵抗器を補償するため、好ましくは、用紙の軸に
対して回転させられる。非傾斜プリントヘッド・アセン
ブリにおいては、プリントヘッド・アセンブリは、印刷
媒体軸に並列のプリントヘッド・アセンブリ軸に合わせ
られる。対照的に、本実施形態においては、プリントヘ
ッド・アセンブリ１１６は適切に回転される(３.７５ミ
クロのスタガーの場合回転は好ましくはarctan(1/32)す
なわち１.７９度である)。
【００３４】従って、マイクロ・スタガー型抵抗器を持
つプリントヘッド・アセンブリがキャリッジ２３４に挿
入される場合、プリントヘッド・アセンブリは静止プリ
ントヘッドによって印刷される垂直列は垂直線から１.
７９度傾けられる。移動傾斜プリントヘッドで垂直線を
印刷することが望ましいので、抵抗器は、各列の先頭抵
抗器が最初に駆動されるような順序で駆動されなければ
ならない。プリントヘッドが印刷媒体を横切って往復運
動をする場合、先頭の抵抗器は逐次変わるので、噴射シ
ーケンスは変わる。コントローラおよび処理駆動ヘッド
によって制御される噴射シーケンスの詳細は以下に記述
される。
【００３５】動作および機能 図６は、分散プロセッサと印刷システムのその他のコン
ポーネントの間の対話を示している。分散プロセッサ３
１４は、双方向データ線５１０を経由してコントローラ
と双方向通信を行う。コントローラが、分散プロセッサ
にコマンドを送り(ブロック５２０)、分散プロセッサか
らの状態信号のようなプロセス信号を受け取る(ブロッ
ク５３０)。分散プロセッサ３１４は、また、駆動ヘッ
ド３１０上に位置するセンサ５４０からセンサ信号を受
け取る。センサは、直接接続またはプリンタのメモリ装
置を経由してコントローラに接続して、コントローラを
継続的に更新する。加えて、コントローラは、偶数奇数
ノズル・データのような異なる経路５６０、５７０をそ
れぞれ経由してプリントヘッド・アセンブリに構成上の
データを送る。更に、例えばイネーブル信号のようなノ
ズル噴射のための噴射シーケンスが、この噴射シーケン
スを開始させる信号と共に、分散プロセッサによって受
け取られる。分散プロセッサ３１４は、その入力信号に
基づいてアクションを決定する。例えば、走査軸指向性
誤差を補正し、不可避の抵抗を補償し、電磁干渉(ＥＭ
Ｉ)を低減し、印刷モードを切り替えるため、噴射、タ
イミングおよびパルス幅が分散プロセッサによって決定
される。
【００３６】図７は、本発明の実施形態において動作す
る図４から図５の諸コンポーネント間の全般的機能およ
び交信を示している。プリンタ・コントローラ６１０
は、インク供給装置６１６のメモリ装置６１２ならびに
インク・レベル・センサ６１４、プリントヘッド・アセ
ンブリ６２６の電力供給機構６１８、メモリ装置６２
０、処理駆動ヘッド６２２ならびにセンサ６２３、プリ
ントヘッド・キャリッジ６２７および検出器６３０経由
で符号化器ストリップ６３２に接続している。
【００３７】インク供給装置６１６は、プリントヘッド
・アセンブリ６２０にインクを選択的に提供するため、
プリントヘッド・アセンブリ６２０に流体的に接続して
いる。処理駆動ヘッド６２２は、分散プロセッサのよう
なデータ・プロセッサ６２４、および、インク滴６２８
を放出するためのインクジェット・ノズルまたはインク
滴発生器のアレイような駆動ヘッド６２９から構成され
る。センサ６２３は、プリントヘッド・アセンブリ６２
６に送り届けられるエネルギーおよびアセンブリの温度
を制御するための、例えば、温度センサである(詳細は
後述)。検出器６３０は、プリントヘッド・アセンブリ
６２６および符号化器ストリップ６３２のプリントヘッ
ド・キャリッジ６２７に対する位置を検出し、プリント
ヘッド・アセンブリ６２６の正確な相対的位置を標示す
る位置信号を公式化してそれをコントローラに送る。プ
リントヘッド・アセンブリ６２６の位置を定め走査する
ため、搬送モータ６３４がコントローラ６１０およびプ
リントヘッド・アセンブリ６２６に接続される。
【００３８】印刷システム６００の動作の間、電力供給
装置６１８は、制御された電圧をプリンタ・コントロー
ラ６１０および処理駆動ヘッド６２２に提供する。デー
タ・プロセッサ６２４は、順次双方向性形態でコントロ
ーラ６１０と通信することができる。双方向通信によっ
て、データ・プロセッサ６２４は、プリントヘッド・ア
センブリ６２６に送り届けられるエネルギーおよびアセ
ンブリの温度を制御するため、検出および所与の動作情
報に基づいてそれ自身の噴射およびタイミング動作を公
式化して実行することができる。これらの公式化された
決定は、センサ６２３によって検出されるプリントヘッ
ド温度、検出される供給電力量、リアルタイム検査、お
よび、温度ならびにエネルギー範囲、走査軸指向性誤差
などのような事前にプログラムされた既知の最適動作範
囲に基づいて行われる。更に、順次通信によって、導線
および接続端子を増加せずにノズルを追加することが可
能とされる。これは、プリントヘッド・アセンブリ６２
６に関する内部通信実施の費用および複雑さを減少させ
る。
【００３９】コンポーネントの詳細 本発明のプリントヘッド・アセンブリは、分散プロセッ
サと通信する(マイクロエレクトロニクス回路のような)
複合アナログ／デジタル装置を含む。デジタル／アナロ
グ装置と分散プロセッサの間の通信は、イネーブリング
検査の実行、検出データの解読および処理駆動ヘッドの
調整などの処理駆動ヘッドの適切な制御ならびに監視を
可能にする。例えば、プリントヘッドの分散プロセッサ
は、プリントヘッド・アセンブリの噴射パルス特性、レ
ジスタ・アドレス指定(レジスタへの噴射データのロー
ドを含む)、インク滴弾道の誤差補正、処理駆動ヘッド
温度、電磁干渉、ノズル・エネルギー、最適動作電圧お
よびその他の電気的検査を制御するため、他の装置から
記憶または検出されたデータを受け取ることができる。
【００４０】電気的検査 プリントヘッド・アセンブリの最適性能を保証するため
分散プロセッサが実行する機能の１つは電気的検査であ
る。電気的検査のタイプには、プリントヘッド・アセン
ブリの範囲内の連続性検査、ショート検査および適切な
エネルギー・レベルの決定が含まれる。この電気検査
は、システムが許容可能範囲内にあることを検証するた
め、好ましくは、プリントヘッド・アセンブリの動作に
先行して実行される。電気検査は、プリントヘッド・ア
センブリの全制御が維持されていることを確認し、プリ
ントヘッド・アセンブリおよび印刷システムに対する予
測できない動作および万が一の損害を防止する。例え
ば、信号パッドと印刷システムの間で適切な電気接続が
維持されていなければ、プリントヘッド・アセンブリは
予期することのできない動作をし、ノズル噴射を制御す
ることができなくなる。
【００４１】図８に示されるように、プリントヘッド・
アセンブリ７１０の種々のタイプの電気検査が分散プロ
セッサ７２０によって実施される。プロセス７３０は、
逆バイアス接続を使用してプリントヘッド・アセンブリ
７１の連続性検査を実行する。プロセス７４０は、処理
駆動ヘッド上に含まれる信号パッドの連続性検査を実行
する。更に、プロセス７５０はプリントヘッド・アセン
ブリの範囲内の漏電およびショートに関する検査を実行
する。これらのプロセスの詳細は以下に記述される。
【００４２】連続性検査 分散プロセッサによって実行される電気的検査の１つの
タイプは、電気接続の連続性検査である。連続性検査
は、コンポーネントの間の電気経路を調べて、経路が破
損してないことおよび断線がないことを確認するもので
ある。抵抗器電力がオフにされる前に特定の接続が切断
されたなら、いっぱいの電力が切断後も抵抗器に送り届
けられることとなる。この状況は抵抗器に永久的損害を
与える可能性がある。断続した接続およびゆるんだ接続
は、印刷システムの機械的振動に起因する場合、あるい
は、用紙ジャムがプリントヘッド・アセンブリ本体と印
刷システムの相互接続を離す時に発生する。従って、電
気信号が接続線上を正しく移動するようにコンポーネン
ト間の許容可能連続性を判断する検査を実行することは
重要である。
【００４３】図８に示されているように、本発明が実施
できる１つのタイプの連続性検査であるプロセス７４０
は、信号パッド連続性検査として組み立てられている。
信号パッドは、印刷システムおよびプリントヘッド・ア
センブリのコンポーネントを相互接続させる電気接続で
ある。
【００４４】図８と共に、図５を再び参照すれば、信号
パッド連続性検査の動作例が示されている。この例で
は、処理駆動ヘッド３１４は、処理駆動ヘッド３１４の
セクションQ1、Q2、Q3、Q4の範囲内の両側に配置された
複数のノズル４１６を持つ。一方の側のノズルには偶数
番号が、他方の側のノズルには奇数番号が付けられてい
る。加えて、処理駆動ヘッド３１４は、上部および下部
の相互接続パッド４０６を持つ。相互接続パッド４０６
の範囲内の個々のパッドの各々は、論理接地パッドを除
いて、N/P半導体接続端子を通して基板に接続されてい
る。論理接地パッドは基板へのオーム接触を持つ。
【００４５】プリントヘッド・アセンブリは、各々が複
数のノズル４１６を含むセクション、グループまたはセ
ットに分割されることができる。これらのノズル４１６
からインク滴を放出するために必要とされる電力は信号
パッドを通して各セクションに届けられる。電力が各セ
クションに届けられた後、接地パッドを通して電力を接
地させることによって電力回路の働きは完了する。
【００４６】統合処理駆動ヘッドの下部相互接続パッド
は、適切な動作を保証するためその連続性が検査される
複数の信号パッドを含む。これらの信号パッドには、偶
数ノズル・データに関するデータ入力パッド(EDATAパッ
ド)、マスター・クロック入力パッド(MCLKパッド)、コ
マンド/状態データ入出力パッド(CSDATAパッド)、列同
期信号入力パッド(nCSYNCHパッド)および奇数ノズル・
データに関するデータ入力パッド(ODATAパッド)が含ま
れる。
【００４７】図９は、下部相互接続部に配置された６つ
の信号パッドの連続性検査の流れ図である。プロセス８
１０において、これら６つの信号パッドの各々は、ＰＭ
ＯＳプルアップ装置のような内部半導体装置のソースに
接続されている。プロセス８２０がこのプルアップ装置
の電流ドレインをVDDパッド(５ボルト論理供給)に接続
し、プロセス８３０がプルアップ装置のゲートをVCCパ
ッド(トランジスタ・ゲート電圧のための１２ボルト供
給)に接続する。前述のように、このような構成の利点
は、信号パッドに関する限定的連続性検査を負の電圧供
給なしに実行することができることである。
【００４８】連続性検査は、プロセス８４０において、
抵抗器への電力供給を最初にオフにすることによって実
施される。図５に示されるように、プリントヘッド・ア
センブリには抵抗器に電力を供給する４つのパッドがあ
る。上部相互接続パッドには、(偶数プリミティブ２乃
至１８に対する抵抗器電力供給パッドである)VPPTLパッ
ドおよび(奇数プリミティブ１乃至１７に対する抵抗器
電力供給パッドである)VPPTRパッドが配置されている。
同様に、下部相互接続パッドには、(偶数プリミティブ
２０乃至３６に対する抵抗器電力供給パッドである)VPP
BLパッドおよび(奇数プリミティブ１９乃至３５に対す
る抵抗器電力供給パッドである)VPPBRパッドが配置され
ている。加えて、(図５に示されている)上部相互接続パ
ッドに配置されているV12パッド(アナログ電気回路のた
めの１２ボルト電力供給)のようないかなるアナログ電
力供給もオフとされなければならない。抵抗器およびア
ナログ電力供給をオフにすることは、欠陥のある電気接
続との接触の場合のプリントヘッド・アセンブリに対す
る損傷を回避させる。
【００４９】プロセス８５０において、VCCパッド(１２
ボルト論理供給)が２ボルト以下に落とされる(むしろ接
地が望ましい)。プロセス８６０においてVDD供給がオン
にされ、プルアップ装置が動作状態となる。プロセス８
７０において、６つの信号パッドへの入力のすべてが外
部的に落とされ、プリントヘッド・アセンブリがリセッ
トするか否か検査される。適切な連続性を仮定すれば、
プロセス８８０において、プリントヘッド・アセンブリ
はリセット状態に強制されるが、これはパッド連続性が
許容レベルにあることを意味する。しかしながら、プリ
ントヘッド・アセンブリがリセット状態に強制されない
とすれば、プロセス８９０において、パッド連続性は不
合格と判断され、プリントヘッド・アセンブリの動作に
先立ち修理が行われなければならない。それぞれのパッ
ドが落とされる時各プルアップ装置は最高２.７５ミリ
アンペアを供給し、各プルアップ装置は、最大１.０マ
イクロ秒の間に０ボルトから４ボルトまで１００ピコ・
ファラドの容量性負荷を駆動する。正常なプリントヘッ
ド・アセンブリ動作においては、VCCパッドの電圧は１
２ボルトであり、信号パッドのプルアップ装置のすべて
はオフとされる。
【００５０】図８のプロセス７３０として示されている
ように、本発明が実行することができる連続性検査の別
のタイプは、逆バイアス接続連続性検査である。一般的
には、検査されるべき接続部に適用される電圧が、接続
部の電流がゼロに近いかゼロであるような極性を持つ
時、逆バイアスが発生する。典型的には、大部分の信号
パッドは、半導体接続部を通してアースに接続してい
る。従って、パッドに逆バイアスをかけて、電圧および
接続部を流れる電流を分析することによって、信号パッ
ドの連続性が検査される。連続性があれば、接続部はバ
イアスを送り、電流は増加する。しかしながら電気経路
が分断していれば、当該接続部を電流は流れない。
【００５１】１例として、最初に、プリントヘッド・ア
センブリ上のすべてのパッドを接地することができる。
この例では、プリントヘッド・アセンブリ上のパッドの
大部分は、N/P半導体接続部を通して基板に接続されて
いる。正常な動作は、基板がプリントヘッド・アセンブ
リのアースであるので、半導体接続部に対して逆バイア
スをかける。
【００５２】パッドの電流を電流測定装置の最小反応度
に限定しながら、各パッドに(例えば−１ボルト以下の)
負の電圧を与えることによって各パッドの連続性を検査
することができる。この例では、最小電流は１００マイ
クロアンペアである。半導体接続部がバイアスを送り１
００マイクロアンペア以上を供給した時パッドに連続性
が存在する。対照的に、接続部を流れる電流を持たない
開いた接続のあるパッドは、回路の電気経路が故障して
いることを示す。
【００５３】漏電／ショート検査 図８に示されるように、分散プロセッサによって実行さ
れるもう１つの検査であるプロセス７５０は漏電/ショ
ート検査である。インクが少なくとも２つの導線を接続
するような場合ショートが発生する場合がある。これ
は、プリントヘッド・アセンブリの外側のプリントヘッ
ド・アセンブリの柔軟回路上のプリントヘッド・アセン
ブリと印刷システムの間の接続点または材料欠陥の結果
としてプリントヘッド・アセンブリの内部で発生する可
能性がある。処理駆動ヘッドの電力供給被装置が大量の
電力を供給することができるので、インクによるショー
トは、印刷システムを損傷し、インク放出障害を引き起
こす可能性がある。従って、プリントヘッド・アセンブ
リの範囲内およびプリントヘッド・アセンブリ／印刷シ
ステムのインタフェースにおけるいかなる漏電およびシ
ョートをも防止および検出することは非常に重要であ
る。
【００５４】本発明の好ましい実施形態は、プリントヘ
ッド・アセンブリの印刷システムへの装着の間ならびに
その後、および、プリントヘッド・アセンブリの起動時
点において、漏電およびショートを検査する機能を含
む。この検査は、例えば電力導線、接地導線およびデジ
タル線における漏電およびショートを調べる。
【００５５】図１０は、漏電およびショート検査の１例
の動作の流れを示している。プロセス９０５は、印刷シ
ステムへのプリントヘッド・アセンブリの装着の間に検
査が行われることを示し、プロセス９１０は検査が装着
の後実行されることを示し、プロセス９１５はシステム
が起動される都度検査が実行されることを示す。図９が
特定の順序で検査が実行されることを示しているが、検
査はいかなる順序でもまた並列的にでも実行することが
できることは留意されるべき点である。プロセス９２０
は、接地に対する電力パッド供給電圧(Vpp)を検査す
る。プロセス９２０は、Vppのフィードバック線におけ
る正規条件の出力を調べる。正規条件の出力が検出され
れば、検査は不合格であり、この例においては、プロセ
ス９２５が印刷システムにエラー・メッセージを返し、
コントローラにそれが通知され(プロセス９２７)、電力
が遮断される(プロセス９２９)。検査が合格すれば、次
の検査が行われる。
【００５６】プロセス９３０は、電力導線の接地漏電お
よびショートを検査する。この例では、プリントヘッド
・アセンブリは、線形レギュレータからの５ボルトなら
びに１２ボルト電力導線を持つ。漏電またはショートが
検出されれば、プロセス９２５はエラー・メッセージを
返す。さもなければ、プロセス９３５は、漏電またはシ
ョートが存在しないことを確認するためVpp接続部への
電力導線を検査する。漏電またはショートが検出されれ
ば、プロセス９２５がエラー・メッセージを返し、検査
が合格すれば次の検査が行われる。
【００５７】プロセス９４０は、プリントヘッド・アセ
ンブリの範囲内のデジタル線の検査を実行する。漏電電
流ならびにショートした線の数を把握する必要があるの
で、このタイプのショートの重大性を定義するのは難し
い。しかし、しきい値を定義して、プロセス９４０にお
いて、この値が検出される抵抗と比較される。測定され
た値がしきい値を上回っていれば、検査は不合格で、プ
ロセス９２５はエラー・メッセージを返す。さもなけれ
ば、プロセス９４５は漏電/ショート検査が合格したこ
とを標示する。
【００５８】エラーが検出されると分散プロセッサまた
はコントローラがプリントヘッド・アセンブリへの電力
を自動的に遮断するように、漏電／ショート検査を実施
することができる。このような実施形態は、プリントヘ
ッド・アセンブリの漏電ならびにショートから印刷シス
テムを保護する点で役立つ。加えて、複数プリントヘッ
ド・アセンブリにおいては、どのプリントヘッド・アセ
ンブリが不良であるかを判断するためこの種の検査を実
施することができる。このようにして、不良プリントヘ
ッド・アセンブリが原因で印刷プロセスがキャンセルさ
れる場合、印刷システムはどのプリントヘッド・アセン
ブリが問題を引き起こしているか通知される。
【００５９】II. エネルギー・レベルの決定 分散プロセッサは、また、プリントヘッド・アセンブリ
のための適切な動作上のエネルギー・レベルを決定する
ことができる。プリントヘッド・アセンブリの範囲内の
いくつかのコンポーネントならびにシステムは、動作温
度ならびに電圧に関する最大値ならびに最小値を持ち、
分散プロセッサは、そのような限界の範囲内にプリント
ヘッド・アセンブリを維持する上で役立つ。最大動作温
度は、プリントヘッドの信頼性を保証し印刷品質欠陥を
回避するため設定される。同じように、最大電力供給電
圧はプリントヘッドの寿命を最大にするため設定され
る。
【００６０】エネルギー・レベル決定の１つのタイプ
は、プリントヘッド・アセンブリの動作電圧の決定であ
る。好ましくは、動作電圧は、製造の時点で決定され、
アセンブリ・メモリ装置に符号化される。しかしなが
ら、プリントヘッド・アセンブリが印刷システムに取り
付けられた後、印刷システムへの接続によって派生する
不可避な抵抗が加わるため、適切な動作電圧をプリント
ヘッド・アセンブリに供給するには、なにがしか一層高
い供給電圧が必要となることがある。この電圧は、プリ
ントヘッド・アセンブリに適当な電圧を供給するのに十
分な高さではあるが、最大供給電圧より低いものでなけ
ればならない。このように、電力供給電圧がプリンタの
中で調節できることは重要である。
【００６１】最適な動作電圧は、プリントヘッド・アセ
ンブリの立ち上げエネルギー(turn-on energyすなわちT
OE)を先ず検出することによって決定される。TOEは、プ
リントヘッド・アセンブリのノズルからインク滴放出を
引き起こすためにちょうど適切なエネルギー量である。
製造の時点では、TOEは、高いエネルギー量を適用しイ
ンク滴放出を観察することによって決定される。次に、
インク滴放出が終わるまでTOEは徐々に減らされる。TOE
点は、インク滴放出が終わる直前のエネルギーである。
過大エネルギー・マージンと共にこのTOEを使用して、
動作電圧が決定され、この電圧がプリントヘッド・アセ
ンブリのメモリ装置に書き込まれる。
【００６２】好ましい実施形態において、立ち上げエネ
ルギー(TOE)より約２０％高いエネルギー・レベルを達
成するように最適動作電圧が調節される。このエネルギ
ーは、 エネルギー＝電力*時間 によって与えられる。上式において、噴射パルス幅が時
間の尺度である。
【００６３】電力は、 電力 ＝ V2/rによって与えられる。
【００６４】rはプリントヘッド・アセンブリの抵抗で
あり、Vは動作電圧である。この例において、TOEより２
０％大きいエネルギー値を設定することによって最適動
作電圧が決定される。
【００６５】抵抗器駆動 本発明の分散プロセッサは抵抗器の噴射シーケンスを制
御する。分散プロセッサは、種々の条件の下でインク放
出プロセスを最適化するため、データおよび噴射パルス
を再編成および解析する。条件に従って制御および変更
されることができる動作には、(a)噴射パルスの噴射シ
ーケンス、(b)(電磁干渉を減少させる)噴射遅延回路、
(c)ノズルへの入力データ、および、(d)(走査軸指向性
誤差の影響を減少させる)微少ドット遅延が含まれる。
【００６６】抵抗器駆動シーケンス 図１１は、抵抗器駆動動作の概略流れ図である。プロセ
ス１０１０において、データのロードに先立ち先ずレジ
スタが初期化される。これは、新しい噴射データがロー
ドされることができるように、レジスタのメモリを消去
する。プロセス１０２０は、コマンド・データでレジス
タをプログラムする。このコマンド・データは、プリン
トヘッド・アセンブリが抵抗器の駆動を制御することを
可能にするいかなるタイプのデータをも含むことができ
る。例えば、コマンド・データは、最大許容ノズル温
度、エネルギー制御設定点情報、順序付け情報、アドレ
ス指定情報を含む。レジスタがコマンド・データでプロ
グラムされた後、プロセス１０３０は、レジスタへの印
刷データのロードを開始する。
【００６７】プロセス１０４０において、噴射シーケン
スが確立される。各シーケンスは完全に独立な変数に基
づくので、各プリミティブについて多数の噴射シーケン
スが可能である。上述のように、プリミティブは抵抗器
の１つのグループである。一般的には、各プリミティブ
について少くとも２５６の可能な噴射シーケンスを許容
する少くとも４つの独立変数が使用される。プロセス１
０４０は、また、レジスタに各ノズル噴射シーケンスを
ロードすること(詳細は後述)をも含む。噴射シーケンス
がロードされた後、プロセス１０５０は噴射シーケンス
を実行して、実際の印刷プロセスを開始する。
【００６８】噴射シーケンスの独立変数の数ならびにタ
イプは印刷システムと印刷プロセスの間で異なるように
することもできるが、本発明の１つの実施形態は、モー
ド変数、アドレス・カウント開始変数、方向変数および
微少遅延変数という４つの変数を含む。モード変数は、
必要とされる印刷プロセスの解像度タイプにプリントヘ
ッド・アセンブリを変更する。例えば、モード変数は、
６００dpiモードならびに１２００dpiモードという２つ
のオプションを持つことができる。検出された現在時の
温度、プリントヘッド・アセンブリの熱反応モデルおよ
び最大許容処理駆動ヘッド温度(これらはプリントヘッ
ド・アセンブリ・メモリ装置またはプリンタに配置され
ることができる)を使用して、コントローラは、選択さ
れたモードでの印刷動作が許容範囲内で(温度のような)
印刷パラメータを維持するか否か判断する。
【００６９】維持できないとすれば、モード変数は適当
な印刷モードに切り替えられる。本発明の１つのユニー
クな特徴は、１つのプリミティブにおける噴射シーケン
スの変更は、アドレスが生成されるシーケンスを変更す
るだけでよいことである。例えば、アドレス開始変数
が、アクセスされるべきレジスタがどこにあるかをプリ
ントヘッド・アセンブリに通知する。アドレスは相互に
隣接するように増分されることが望ましく、アドレス開
始変数は所望のどのようなアドレスでも可能である。開
始アドレスを変更することによって、噴射シーケンスを
変更することもできる。例えば、各プリミティブにおい
て下部抵抗器が"O"というアドレスを持ち上部抵抗器が"
15"というアドレスを持つ場合の各ノズルが固定４ビッ
ト・アドレスを持つとすれば、単に開始アドレス変数を
変えることによって、異なる噴射シーケンスが生成され
る。噴射シーケンスを選択する能力は、垂直配列ならび
に印刷モード切り替えに対する制御を提供する。
【００７０】噴射シーケンスは、また、方向変数によっ
て変更され得る。この変数は、プリントヘッド・アセン
ブリが用紙上を横切って走査する際プリントヘッド・ア
センブリのいずれの側が主導するかをプリントヘッド・
アセンブリに伝える。例えば、好ましい実施形態におい
て、ノズルは偶数ならびに奇数の側面に分割されてい
て、奇数ノズルが主導エッジにあれば方向変数は"O"に
等しく、偶数ノズルが主導エッジにあれば方向変数は"
1"に設定される。
【００７１】噴射パルス遅延 プリントヘッド設計の着実な進歩は、単一プリントヘッ
ド上で一層多くのインク放出ノズルが実施されることを
可能にしている。ノズルの数の増加は、帯幅を増加し、
従って印刷速度を増加させた。しかしながら、ノズルの
数の増加に伴って、インクが放出(すなわち噴射)される
ようにノズルが起動される時に問題が生じる。各ノズル
の噴射は、短い時間量に多量の電流のオン／オフの切り
替えを必要とする。多数のノズルのこのような"切り替
え"は、同時に、望ましくない電磁放射干渉(ＥＭＩ)を
生成する。ノズル切り替えによって生成されるＥＭＩ
は、印刷システムの範囲内の配線がアンテナの役をさせ
る。ＥＭＩは、印刷システムの内部コンポーネントおよ
び(コンピュータ、ラジオおよびテレビ・セットのよう
な)印刷システムに関係のないその他の電気装置を干渉
するので、望ましくない。他のシステムに対するこのよ
うな干渉は、電気装置に関する電気的放射基準を設定す
る(例えば連邦通信委員会ＦＣＣのような)規制機関から
の承認の障害となる可能性がある。
【００７２】本発明は、システム・コストを増加させる
ことなく、また、システム制約を付加することなく、望
ましくないＥＭＩを減少させる。本発明は、プリントヘ
ッド・アセンブリの範囲内のノズルのオン／オフ切り替
えを時間的に交互にさせることによってこれを達成す
る。所与の時間においてオン／オフ切り替えをされるノ
ズルの数が少なくなるので、現行ＥＭＩ減少手法の欠点
を持つことなく、ＥＭＩが減少される。
【００７３】１つの実施形態において、分散プロセッサ
および(アナログ遅延装置のような)遅延装置が遅延を提
供するため使用される。(ノズルにインク滴を放出する
ように命令する信号である)噴射信号と(どれだけの長さ
オンに切り替えているべきかをノズルに伝える少くとも
１つのパルスを含む信号である)イネーブリング信号か
らなる噴射パルスが遅延装置に送られる。プリントヘッ
ド・アセンブリは、各々が多数のプリミティブを含む複
数セクションに分割され、各プリミティブは、最初のプ
リミティブを除いて、噴射パルスならびにイネーブル・
パルスがそこを通過しなければならない遅延装置を有す
る。ＥＭＩを更に減少させるため、本発明は、セクショ
ン間遅延と呼ばれる付加的遅延を使用する。このセクシ
ョン間遅延は、パルスがセクションの間で渡される前に
噴射パルスを更に遅延させる。
【００７４】図１２は、本発明の噴射パルス遅延の１例
を示している。この例では、処理駆動ヘッドは複数のセ
クションに分割されている。そのような構成は、クォー
ドラント・セクションのような管理可能でかつ効率的な
構成に分割されたセクションを持つ。各クォードラント
は、(抵抗器グループである)９個のプリミティブ、(最
初のプリミティブを除いて各プリミティブ毎に１つの)
８個のアナログ遅延装置および１つのエネルギー制御ブ
ロック１１１０を含むことができる。便宜上、図１２
は、クォードラント１１００の範囲内の９つのプリミテ
ィブのうちの４つだけを示している。
【００７５】図１２に示されるように、クォードラント
１１００の範囲内のエネルギー制御ブロック１１１０が
噴射信号１１１５を受け取る。クォードラント１１００
もイネーブル信号１１２０を受け取る。噴射信号１１１
５およびイネーブル信号１１２０は、クォードラント１
１００の範囲内の各プリミティブに並列的に送られる。
初期的には、噴射信号１１１５およびイネーブル信号１
１２０は、第１のプリミティブ電力制御部１１３０によ
って遅延なしに受け取られる。各プリミティブ電力制御
部は、アドレス制御ブロックならびにデータ制御ブロッ
クを使用して、各ノズルの噴射タイミングを制御する。
第１のプリミティブ電力制御部１１３０は、短いプリミ
ティブである(すなわちこのプリミティブが持つノズル
の数が他のプリミティブに比較して少ないことを意味す
る)。この第１のプリミティブ電力制御部１１３０は、
遅延されていない噴射信号１１１５ならびにイネーブル
信号１１２０を受け取り、それら信号を第１の噴射パル
ス遅延器１１４０に渡す。
【００７６】噴射信号１１１５ならびにイネーブル信号
１１２０は、第２のプリミティブ電力制御部１１４５に
送られる前に、噴射パルス遅延器１１４０に送られる。
同様に、次の噴射パルス遅延器１１５０が、噴射信号１
１１５ならびにイネーブル信号１１２０を第３のプリミ
ティブ電力制御部１１５５に送る前に、遅延させる。最
後に、噴射パルス遅延器１１６０が、噴射信号１１１５
ならびにイネーブル信号１１２０を第４のプリミティブ
電力制御部１１６５に送る前に、遅延させる。このプロ
セスは、噴射信号１１１５ならびにイネーブル信号１１
２０がクォードラント１１００の範囲内のプリミティブ
のすべてに到達するまで続く。
【００７７】遅延装置は、フェーズ・ロック式ループ、
例えばインバータ・ペア、基準しきい値演算増幅器、遅
延線および遅延を生成する従来方法などを使用する精度
反応/容量性時間定数のような適切な信号遅延メカニズ
ムでよい。
【００７８】図１３は、遅延装置が(噴射信号１１１５
ならびにイネーブル信号１１２０のような)入力信号に
与える効果を示している。この例では、各信号入力は、
３つのそれぞれのプリミティブに送られている噴射信号
１１１５ならびにイネーブル信号１１２０を表す。信号
１２１０は遅延されてない信号であって、第１のプリミ
ティブにおいて受け取られるべき第１の噴射信号１１２
０ならびにイネーブル信号１１２０である。信号１２２
０は遅延装置を通されたもので、信号１２１０から時間
的にわずかに遅れて別のプリミティブにおいて受け取ら
れる。信号１２３０は、ｎ時間遅延されていて、第１お
よび第２のプリミティブが信号１２１０ならびに１２２
０をそれぞれ受け取った後、第ｎ番目のプリミティブが
信号１２３０を受け取る。
【００７９】図１４は、複数のノズルに関して遅延のな
い典型的噴射信号を横軸の時間に対する縦軸の電流をプ
ロットしたグラフである。時間ｔは短い時間間隔を表
し、電流ｃは、噴射信号を受け取る各ノズルを同時に噴
射させるために必要とされる大量の電流を表す。図１４
において観察することができるように、電流は遅延なし
に上昇し、落下する。図１５は、本発明に従った遅延の
ある噴射信号を横軸の時間に対する縦軸の電流をプロッ
トしたグラフである。これらの遅延は、噴射信号の個々
のステップによって表されるもので、所与の時間におい
て噴射を開始または終了するノズルが比較的少ないこと
を示している。図１５は、図１４の場合と対照的に、電
流が徐々に上昇および下落していることを示している。
加えて、交互の噴射信号が望ましくないＥＭＩの生成を
減少させる。
【００８０】セクション間遅延 図１２を参照して上述されたように、噴射信号１１２０
およびイネーブル信号１１２０(以下"噴射パルス"と呼
ぶ)が処理駆動ヘッド上のすべてのクォードラントすな
わちセクションに送られる。本発明がＥＭＩ効果を除去
する更なる方法は、処理駆動ヘッドの各セクションの間
での"セクション間遅延"を使用して、噴射パルス(また
はその一部)を(同期または非同期の形態で)遅延させる
ものである。
【００８１】図１６は、本発明のセクション間遅延の１
例を示している。この例では、処理駆動ヘッド１５００
は、クォードラントと呼ばれる４つのセクションに分割
されている。各セクションは、９つのプリミティブ(８
個の通常サイズプリミティブと１つの短いプリミティ
ブ)を含む。各セクションは入力として噴射パルスを受
け取り、セクション間でその噴射信号を遅延させる。こ
のセクション間遅延は、各セクションの範囲内でプリミ
ティブの間で実行される噴射パルス遅延に追加されるも
のである。
【００８２】噴射パルスがセクション１５００によって
受け取られ、左下クォードラントの第１セクションに送
られる。第１セクション１５１０へのこの噴射パルスは
遅延されない。噴射パルスは第１のセクション間遅延器
１５２０を通過し、そこで、噴射パルスは第２のセクシ
ョン１５３０に送られる前に遅延される。右下クォード
ラントの第２のセクション１５３０は噴射信号を第２の
セクション間遅延器１５４０に送り、次に噴射パルスは
右上クォードラントの第３のセクション１５５０に送ら
れる。第３のセクション間遅延器１５６０を通過した
後、噴射パルスは第４のセクション１５７０によって受
け取られる。
【００８３】好ましくは、セクション間遅延の各々は、
マスター・クロック信号(MCLK)の何分の一か噴射パルス
を遅延させる。例えば、セクション間遅延の各々におい
て、MCLKの半分(２分の１クロック・サイクル)を使用す
ることができる。この場合、噴射パルスが(最初のセク
ションを除いて)セクション間を通過する時MCLKサイク
ルの２分の１遅延される。この例が処理駆動ヘッドを４
つのセクションに分割したが、それより多いまたは少な
いどのような数のセクションをも使用できることは当業
者に認められることであろう。
【００８４】問題のＥＭＩを効果的に減少または除去す
ることができる更に別の可能な噴射遅延シーケンスが可
能である。別の例として、プリミティブおよびノズルの
数が相違する可能性のある点を除いて図５の場合と同様
な基板を考察する。噴射抵抗器は、図５と同様に基板の
エッジの近くまたは基板の中央の一層近くに配置され
る。この例では、プリミティブは、グループ０、グルー
プ１、グループ２などのように番号を付けられたプリミ
ティブのグループに分割される。噴射パルスは、最初
に、遅延なしにグループ０プリミティブに到着する。噴
射パルスは、グループ１プリミティブに到着する前に遅
延エレメント１を通過し、グループ２プリミティブに到
着する前に遅延エレメント２を通過し、グループ３プリ
ミティブに到着する前に遅延エレメント３を通過すると
いうように、グループｎプリミティブに到着する前に遅
延エレメントｎを通過する。更に特別な例では、プリミ
ティブ１ならびに２はグループ０に属し、プリミティブ
３ならびに４はグループ１に属し、以下同様に構成され
る。この例では、プリミティブのペアが同時に噴射信号
を与えられる。
【００８５】処理駆動ヘッド・データ 印刷動作を実行することができる前にデータが処理駆動
ヘッドに送られなければならない。このデータは、例え
ばビットマップ印刷データのようなピクセル情報を含む
ノズル・データを含む。コマンド／状態(すなわちＣＳ)
データを使用して、コントローラと処理駆動ヘッドの間
の双方向通信が行われる。ＣＳデータの状態データは、
例えば、処理駆動ヘッド温度、エラー通知および(現在
時印刷解像度のような)処理駆動ヘッド状態を含む。本
発明において、ＣＳデータは、複数の多ビット(例えば
８ビット)バス上で双方向に転送される。大容量性負荷
を持つ信号の高速切り替えが原因のＥＭＩを減少させる
ためこのバス・アーキテクチャが選択されている。好ま
しくは、処理駆動ヘッドは、処理駆動ヘッドの片側の偶
数ノズルおよび他方の側の奇数ノズルにノズルを分割す
る。偶数および奇数ノズルの両方がそれら自身のバス
(すなわち偶数データ・バスおよび奇数データ・バス)を
持つ。加えて、ＣＳデータもそれ自身のバスを持つ。Ｃ
Ｓデータのためのバスを備えることによって、プリント
ヘッド・アセンブリが印刷中に印刷システムにＣＳデー
タを提供することが可能にされる。
【００８６】各印刷動作毎に、印刷システムは、処理駆
動ヘッドにノズル・データを送る。このノズル・データ
は、順次形式で送られ、少なくとも２つのセクション
(例えば偶数および奇数ノズル・データ)に分割される。
ノズル・データとは独立して、順次双方向ＣＳデータ線
を経由して、コマンド・データが処理駆動ヘッドに書き
込まれ、状態データがそこから読み取られる。処理駆動
ヘッドの範囲内のＣＳデータは、多ビットＣＳデータ・
バスを経由して該当するレジスタに分配される。ノズル
・データは、独立したバスを経由して処理駆動ヘッドの
範囲内に分配される。更に、例えば偶数ノズル・データ
・バスおよび奇数ノズル・データ・バスのような複数の
バスをこのノズル・データのため備えることもできる。
【００８７】ノズル・データに関する入力バッファとし
てレジスタが使用される。偶数および奇数両方のノズル
・データ・バスが、ノズル・データ書き込みレジスタと
呼ばれるレジスタに接続される。新しいノズル・データ
が明示的に上書きされるまでこれらのレジスタは消去さ
れない。従って、典型的印刷動作の間、これらのレジス
タは、古いノズル・データと新しいノズル・データの混
合を含む。古いデータが印刷されている間に新しいデー
タがこの処理駆動ヘッドのメモリ装置に保存されるた
め、印刷動作が連続し、印刷速度が増加する。処理駆動
ヘッド上のメモリ空間を節約するため、レジスタの一部
をプリミティブの単位で重複させ、ＣＳデータ・バスを
ノズル・データ・バスに接続することによってレジスタ
にアクセスすることができるようにする。このような構
成は、ノズル・データがＣＳデータ・バス経由で読み戻
されることを可能にする。
【００８８】図１７は、ノズル・データをレジスタにロ
ードする方法の１例を示している。この例では、５２４
個のノズルがあるが、その半分は偶数ノズルで残りの半
分は奇数ノズルである。図１７に示されている入力デー
タは、偶数ノズル・データ(EDATA)１６００である。シ
ステム・マスター・クロック(MCLK)１６０５が基準時刻
を提供する。期間１６１０においてはデータ転送はまだ
開始してなく、EDATA信号１６００は(高い位置の)レベ
ル"1"にある。期間１６２０の開始時点において、一連
の「O」（低い位置）を送ることによって始められる４
つの連続する２分の１MCLKサイクルの間一連の(低い位
置の)"0"を送ることによって、ノズル・データ転送が初
期化される。その後に続くノズル・データは、順番にノ
ズル２から５２４までの噴射パターンを含む。"1"はノ
ズルを噴射させ、一方、"0"はノズル噴射をさせない。
【００８９】期間１６２０以後のEDATA１６００の最初
のノズル・データは、短いプリミティブで３つのノズル
だけを含むプリミティブ２に対応する。例示されている
実施形態において、EDATAのノズル・データの最初の５
ビット(X1乃至X5と表記されている)が書き込まれる。後
続の３ビットは、(R2乃至R5として表されている)対応す
るノズルに送られる。次のプリミティブは通常プリミテ
ィブである(R8乃至R38として表されている)。奇数ノズ
ル・データおよびコマンド/状態データも同様にロード
される。
【００９０】微少ドット遅延 本発明は、また、走査軸指向性(すなわちＳＡＤ)誤差を
補償するためもう１つのタイプの遅延を使用する。ＳＡ
Ｄは、処理駆動ヘッドの正常状態に対するインク放出角
度の測定値であり、走査軸方向のインク滴弾道における
誤差である。走査軸は、印刷動作のような種々の動作の
間プリントヘッド・アセンブリおよびキャリッジが移動
する軸である。一般的に、放出されたインク滴が走査軸
に沿って(紙のような)印刷媒体上の所望の位置に正確に
到着しない場合にＳＡＤ誤差が発生する。
【００９１】通常、印刷されるドット毎に(すなわち単
一インク滴毎に)少くとも１つの噴射パルスがノズルに
送られる。このように、ドットのセットが噴射パルス・
セットによって形成される。例えばノズルの１つのプリ
ミティブである１つのセットが、印刷される１６ドット
からなる１セットにつき１６個の噴射パルスを持つ。こ
れは、処理駆動ヘッドが、それら１６個の噴射パルスの
間に、１ドットの直径に相当する距離を、また、８個の
噴射パルスの間に１ドットの直径の半分を(その他の個
数の噴射に関しても同様に対応する距離を)移動するこ
とを意味する。ドットが印刷媒体と接触するスポットの
オフセットは、噴射パルス・セットの全体(この場合１
６個)をノズル・セットへ送る前に該当する噴射パルス
数に対応する遅延を与えることによって達成される。遅
延または待ち時間のいずれを使用するとしてもそれを調
整することによって、本発明は、１６個のノズル・セッ
ト毎にその平均値でＳＡＤ誤差を補償する。
【００９２】一般的に、あらゆるノズル・セットは異な
るＳＡＤ誤差を持つが、それは通常製造の時点で決定さ
れる。そのＳＡＤデータは印刷システムのメモリ装置に
保存され、ＳＡＤ誤差を補償する際に分散プロセッサに
よって使用される。すなわち、分散プロセッサは、保存
されたデータを使用して、種々の噴射パルスによる噴射
を遅延させるため各ノズルを個別にプログラムする。従
って、例えばドットあたり１６個の噴射パルスを仮定す
れば、１つのドット・セットは４つの噴射パルス分シフ
ト(すなわち４分の１ドット遅延)され、別のドット・セ
ットは８つの噴射パルス分シフト(すなわち２分の１ド
ット遅延)されることができる。このような微少ドット
遅延を使用して、本発明は、あらゆるノズル・セットに
おけるＳＡＤ誤差を補償することができる。印刷システ
ムのメモリ装置の容量に限りがある場合、ノズルのグル
ープ毎にノズルの弾道誤差を補償する方が望ましいこと
がある。メモリ容量が問題でなければ、各グループは１
つのノズルを含むことができる。
【００９３】III. デジタル機能性 データは、レジスタと呼ばれる比較的小さいセクション
に分割されているデジタル記憶装置に(デジタル形式で)
記憶される。各レジスタはそれ自身のユニークなアドレ
スを持ち、印刷システム・コンポーネントが特定のプロ
トコルを使用してレジスタへの読み書きを行うことがで
きる。このプロトコルは、レジスタとシステム・コンポ
ーネントの間の内部通信の方法を提供する。例えば、レ
ジスタへの双方向アクセスによって、(プリントヘッド
・アセンブリのような)印刷システム・コンポーネント
がレジスタ内にある(パルス幅のような)データにアクセ
スすることによって(噴射パルス遅延のような)動作を実
行することが可能となる。データが(検出温度のような)
アナログ形式であれば、レジスタへの記憶に先立ち、好
ましくは、デジタル形式に変換される。このデジタル形
式を使用するデータの取り扱いはノイズに影響されな
い。
【００９４】レジスタと印刷システム・コンポーネント
の間の通信は複数の多ビット・バスを使用して実行され
る。バス・アーキテクチャは、短時間の間の大量電力の
切り替えによって派生する望ましくない(ＥＭＩのよう
な)影響を減少させるのに役立つ。更に、複数バスは、
(ノズル・データのような)データが、例えば偶数データ
(Edata)と奇数データ(Odata)のように一層小さいセクシ
ョンに分割されることができることを意味する。バス・
アーキテクチャは、また、例えばコントローラと処理駆
動ヘッドの間の動的で一定の双方向通信を提供する。こ
れによって、実際のインク印刷と同期した迅速な行動お
よび判断が可能となる。
【００９５】加えて、コントローラとプリントヘッド・
アセンブリの間のデータ転送は好ましくは順次形態で行
われる。順次転送によって、導線および相互接続部を増
加させることなくノズルを追加することが可能となる。
これは、プリントヘッド・アセンブリに対して内部通信
機構を備える費用と複雑さを減少させる。
【００９６】内部機能の概要 プリントヘッド・アセンブリの範囲内のデジタル動作は
複数のコンポーネントとシステムの間の対話である。プ
リントヘッド・アセンブリの内部のこのようなプロセス
は、相互にデータを受け取り分配する作業である。デー
タは、上述のような通信手続きを使用して双方向に転送
される。
【００９７】図１８は、プリントヘッド・アセンブリの
主要システムならびにコンポーネントをそれら相互の間
の対話対話形態と共に示している。ノズル抵抗器はグル
ープに分類される。ノズル抵抗器の各グループはプリミ
ティブと呼ばれる。各プリミティブは、インク滴を蒸発
させる抵抗器を含み、プリミティブの中の各抵抗器は、
一方の側で電力供給装置に接続し、他方の側で電流アー
スに接続している。このケースでは、抵抗器を駆動する
ための電力は電力供給装置から抵抗器へ運ばれ、抵抗器
を加熱し、アースに達する。所与の時間に１つのプリミ
ティブにおいて複数の抵抗器が駆動されないことが好ま
しい。
【００９８】動作の例として、プリントヘッド・アセン
ブリは各々が１８個のプリミティブを持つ２つの列に３
６個のプリミティブを持つことができる。中央の１６個
のプリミティブは各々１６個のノズル抵抗器を持ち、一
方、両端の２つのプリミティブの各々は３個のノズル抵
抗器だけを持つ(従って両端のプリミティブは短いプリ
ミティブと呼ばれる)。図５に例示されているように、
プリントヘッド・アセンブリの１つの側のノズル抵抗器
のすべてには偶数番号が与えられ、別の側のノズル抵抗
器のすべてには奇数番号が与えられている。
【００９９】図１８に示されているように、プリミティ
ブおよび遅延器１７１０は、熱制御機構１７１５および
エネルギーＤＡＣ(ディジタル／アナログ変換器)１７２
０と対話する。熱制御機構１７１５は熱センサと熱制御
装置を含む。ＣＳデータ・バス１７４０を経由またはロ
ーカルに制御を供給することができる熱制御機構１７１
５は、プリントヘッド・アセンブリを所望の温度以上に
保ち、温度が最大温度を上回るとプリントヘッド・アセ
ンブリを遮断する。プリミティブおよび遅延器１７１０
への入力は、エネルギー制御部にアナログ設定点を提供
するエネルギーＤＡＣ１７２０である。エネルギーＤＡ
Ｃ１７２０は、ＣＳデータ・バス１７４０を経由してデ
ータの送受信を行い、噴射パルス幅を制御する。
【０１００】イネーブル発生器１７５０が、噴射を始動
する開始信号(nCSYNCH)１７５１を受け取り、噴射パル
ス・セットを構成する噴射信号(nFIRE)１７５２と共
に、少なくとも１つのイネーブル信号を生成する。例え
ば、イネーブル発生器１７５０は、各々１６パルス幅の
４つのイネーブル信号を生成する。
【０１０１】レジスタ／ＣＳ通信機構１７６０は、(CSD
ATA線１７３５のような)データ線上の通信を取り扱う。
順並変換機構１７６５は、到来する順次データを並列デ
ータに変換する。この例では、偶数ノズル・データ(EDA
TA)１７７０および奇数ノズル・データ(ODATA)１７７５
が順並変換機構１７６５に入力され、偶数ノズル・デー
タ(EDATA)１７７０および奇数ノズル・データ(ODATA)１
７７５が順次入力から並列出力に変換される。順次入力
の利点は線および接続部が少なくてすむことである。ノ
ズル・データ１７７０、１７７５およびCSDATA１７３５
は同時に並列して転送される点は注意する必要がある。
【０１０２】プリミティブおよび遅延機構１７１０に関
する限り、一定の抵抗器噴射遅延器がプリミティブに関
連づけられる。一般的には、プリミティブおよび遅延機
構１７１０はプリントヘッド・アセンブリのノズルを制
御する。プリミティブおよび遅延機構１７１０内部の各
プリミティブは、アドレスおよびプリミティブ・データ
制御(図示されていない)を生成するプリミティブ・アド
レス制御部(図示されていない)を持つ。これら２つのシ
ステムは連係してノズル噴射を制御する。具体的には、
プリミティブ・アドレス制御部は、微少ドット遅延、プ
リミティブ・レジスタおよびアドレス・カウンタを取り
扱う。１時点で１つのアドレスが噴射するのが望ましい
ので、アドレス・カウンタが当該プリミティブの中の１
６個のアドレスのうち噴射するアドレスを指す。プリミ
ティブ・データ制御部は、ノズル・データ、アドレス・
カウンタの解読およびノズルの実際の噴射を取り扱う。
【０１０３】図１９は、図１２を参照して概要が上述さ
れたプリミティブ電力制御の１例を示している。図１９
と共に、図１８を参照すれば、プリントヘッド・アセン
ブリ上のあらゆるプリミティブは、プリミティブ・アド
レス制御部１８１０およびプリミティブ・データ制御部
１８２０を好ましくは含む。アドレス制御部１８１０
は、図１８のEDATAならびにODATA１７７０、１７７５、
および、微少ドット遅延パルスのようなイネーブル信号
１８２５および噴射パルス(FIRE_IN)１８３０を受け取
り、噴射プリミティブ信号１８３５、ロード信号１８３
５およびアドレス信号１８４５を生成する。アドレス制
御部１８１０は、噴射変数に対するアドレス指定パター
ンを生成する。プリミティブ・データ制御部１８２０
は、ノズル噴射を制御するため、噴射プリミティブ信号
１８３５、ロード信号１８４０、アドレス信号１８４
５、および、nCSYNCH、EDATAならびにODATA信号１７５
１、１７７０、１７７５を受け取る。
【０１０４】図２０は、図１９のプリミティブ・アドレ
ス制御部の詳細を示している。上述のように、プリミテ
ィブ・アドレス制御部１９００は、一般的には、噴射パ
ルス１９０５および微少ドット遅延パルス１９１０を使
用して、噴射変数に対する適切なアドレス指定パターン
を生成するアドレス発生器である。アドレス制御部１９
００は、上下カウンタ１９１５、モード・ラッチ１９２
０、ロード・ラッチ１９３５および噴射パルス・シリー
ズ・セレクタ１９４５を含む。
【０１０５】モード・ラッチ１９２０は、図１８のEDAT
AならびにODATA１７７０、１７７５のようなノズル・デ
ータを受け取り、上下カウンタ１９１５が動作すべき正
しいカウンタ動作を決定する。一般的には、このカウン
タ・モードは、方向変数１９２５および印刷モード変数
１９３０によって決定される。この例では、これらの２
つの変数は、プリントヘッド・アセンブリ上のすべての
プリミティブによって共有される。ロード・ラッチ１９
３５は、(印刷システムのような)適切なデータ源から
(図１８のノズル・データEDATAならびにODATA１７７
０、１７７５のような)データを受け取り、ロード信号
１９４０を介してそのデータを上下カウンタ１９１５へ
ロードする。
【０１０６】噴射パルス・シリーズ・セレクタ１９４５
は、噴射パルス１９０５および微少ドット遅延パルス１
９１０を受け取り、遅延処理および適切な信号選択を行
って、イネーブル信号１９６０、噴射信号１９６５およ
びロード信号１９７０を生成する。これは、例えば遅延
ラッチならびに信号セレクターを用いて実行される。イ
ネーブル信号１９６０ならびに噴射信号１９６５は上下
カウンタ１９１５に送られる。また、噴射信号１９６５
がノズル駆動論理装置(詳細後述)に送られ、ロード信号
が現在時印刷データ・レジスタ(詳細後述)に送られる。
【０１０７】上下カウンタ１９１５は、多ビット上下カ
ウンタであって、モード・ラッチ１９２０から方向なら
びにモード信号１９２５、１９３０を、ロード・ラッチ
１９３５からロード信号１９４０を、噴射パルス・シリ
ーズ・セレクタ１９４５からイネーブルならびに噴射信
号１９６０、１９６５を、それぞれ受け取る。上下カウ
ンタは、クロック信号によってクロックされ、噴射コマ
ンドに続いて所望の数(例えば１６個)だけの噴射パルス
が各プリミティブに送られることを保証するために使用
される。印刷モードに従って異なるアドレス・シーケン
スが必要とされる。この例では、６００dpiモードは４
ビットの上下シーケンスを持つが、１２００dpiモード
は一層複雑で、アドレスのシフト化を使用する。
【０１０８】更に、アドレスを解読して、各プリミティ
ブがモード・ラッチ１９２０、ロード・ラッチ１９３５
および噴射パルス・シリーズ・セレクタ１９４５のレジ
スタにアクセスすることができるようにするため、プリ
ミティブ・アドレス制御部１９００には復号装置１９５
０が含められる。
【０１０９】図２１は、図１９のプリミティブ・データ
制御部の詳細を示している。一般的には、プリミティブ
・データ制御部は、プリミティブ・アドレス制御部によ
って供給されたアドレス情報を取り出し、その情報をノ
ズル・データと組み合わせる。このように、プリミティ
ブ・データ制御部はどのノズルを噴射すべきかを決定す
るのを手伝う。
【０１１０】データ制御シフト・レジスタ２００５が、
複数のレジスタに分割され、プリミティブ・データ制御
部１８２０による使用のため到来データを準備する。ま
た、ノズル・データ・ロード・レジスタ２０１０もまた
複数のレジスタに分割され、印刷システムから印刷デー
タを受け取る。一般的には、これらレジスタは印刷デー
タのための入力バッファである。典型的印刷動作の間、
これらレジスタは、新しい印刷データがロードされてい
る間、新旧両方の印刷データを含む。これらレジスタは
静的であり、新しい印刷データによって明示的に上書き
されるまで内容を保持する。更に、これらレジスタは、
プリントヘッド・アセンブリのリセットによって消去さ
れない。
【０１１１】ノズル・データ保持レジスタ２０１５は、
ノズル・データ・ロード・レジスタ２０１０の内容を保
持するレジスタである。現在時印刷データ・レジスタ２
０２０は、噴射されるべきノズルに到達する前に、遅延
データ・ラッチ(図示されていない)を通して、印刷デー
タをバッファ記憶する。遅延データ・ラッチは微少ドッ
ト遅延を制御するものと同じ信号によって制御される。
ノズル駆動論理機構２０２５は、ノズルを噴射する手段
を提供する複数の電子部品を含む。
【０１１２】レジスタ／コマンド／状態通信機能の概要 図２２は、図１８のレジスタ／コマンド／状態通信装置
の１例の機能的ブロック図である。(図１８のエレメン
ト１７６０の１つの例である)レジスタ／コマンド／状
態通信装置２１００は、プリントヘッド・アセンブリの
内部通信を制御するため使用される。図２２と共に図１
８を参照すれば、入力としてデータが受け取られ、種々
の制御信号が生成される。この内部通信は、コマンド／
状態データ線(CSDATA)２１０２を経由するコマンド状態
データ・バスならびにプロトコルを使用して実行され
る。
【０１１３】順次シフト機構２１１０は、順並変換器な
らびに並順変換器の両方を含む。順次シフト機構２１１
０は、CSDATA線２１０２を介して順次情報を受け取る
と、開始ビットを検査して、アドレスならびにデータ・
ワードをラッチする。たとえコマンドがレジスタ読み取
りであっても、インタフェースを簡略化するため、コマ
ンドは無視されダミー・データが送られる。アドレスお
よびデータは、コマンド復号器２１２０を通してレジス
タ制御部２１１５に送られる。順次シフト機構２１１０
が、CSDATA線２１０２上にデータを送る時、並列ワード
をＣＳバス２１２５からラッチして、それを順次形式で
CSDATA線２１０２上に送出する。
【０１１４】コマンド復号器２１２０が各コマンドのア
ドレス・ワードを検査して、コマンドが有効か否か、ま
た、コマンドが読み取りであるか書き込みであるか判断
する。この情報は、次に、レジスタ制御部２１１５およ
び順次シフト機構２１１０に渡される。レジスタ制御部
２１１５が、種々のレジスタとの実際の読み書きを取り
扱う。レジスタ制御部２１１５は、また、アドレスまた
はデータ・ワードをいつラッチすべきか、コマンドが読
み取りであるか書き込みであるかを標示する信号を含む
バス制御部２１２８を駆動する。
【０１１５】レジスタのいくつかは、ノズル・データ・
バスを通して書き込まれることができるコピーを持つ。
このノズル・データは、偶数ノズル・データ(EDATA)バ
ス２１５０ならびに奇数ノズル・データ(ODATA)バス２
１５２を含むことができる。典型的にはＣＳバス２１２
５を経由してアクセスされるマスター・レジスタは、ED
ATAバス２１５０ならびにODATAバス２１５２に接続され
なければならない。バス連結部２１６０が、この接続を
行い、バス制御部２１２８から到来する書き込み信号な
らびに読み取りノズル・レジスタから到来する読み取り
信号を持つ。これら読み取りノズル・レジスタは偶数ノ
ズル・レジスタならびに奇数ノズル・レジスタを含むこ
とができる。
【０１１６】モード／障害／ロード部２１７０は、モー
ド、障害ならびにロード・マスター・レジスタを含む。
これらのレジスタの各々は、各プリミティブに対応する
ローカル版を持つ。障害レジスタは温度障害を記録し、
ノズル噴射を止める障害信号２１７５を生成する。ノズ
ル・レジスタ(図示されていない)は、ノズル・データの
読み戻しを可能にするデータを含む。図２２に示されて
いるように、ノズル・レジスタは、読み取り偶数ノズル
・レジスタ２１８０ならびに読み取り奇数ノズル・レジ
スタ２１８５に分割され、従って、偶数ノズル・データ
の読み戻しが読み取り偶数ノズル・レジスタ２１８０で
発生し、奇数ノズル・データの読み戻しが読み取り奇数
ノズル・レジスタ２１８５で発生する。これらレジスタ
の各々の詳細ならびに読み戻しの方法は後述される。
【０１１７】システムの動作 プリントヘッド・アセンブリにおける大部分の動作は、
対応する内容からそれらの命令を受け取る。これらの命
令はレジスタに書き込まれそこから読み取られる。加え
て、レジスタのいくつかは、レジスタに書き込まれた情
報を検証することを可能にする読み戻し機能を持つ。プ
リントヘッド・アセンブリ上の物理的空間を節約するた
め、大部分のレジスタは、情報が明示的に書き込まれる
まで未定義のままとされる。ほとんどすべてのレジスタ
読み書き動作は、コマンド／状態データ・バスならびに
プロトコルを使用して実施される。
【０１１８】ＣＳデータ・バスならびにプロトコルによ
って、印刷システムが通信インタフェースを通してプリ
ントヘッド・アセンブリ上のレジスタにアクセスするこ
とが可能にされる。このインタフェースは、レジスタと
の読み書きを可能にする双方向順次インタフェースであ
る。一連のゼロとしてのビットストリームをレジスタに
送ってデータが続くことを標示することによって、印刷
システムがレジスタへのアクセスを望んでいることを印
刷システムはレジスタに通知する。一連の先頭ゼロの後
のビットはレジスタ・アクセスが読み取りであるか書き
込みであるかを標示する。この読み書き標示ビットの後
に、後続の実際のデータ・ビットを処理する方法をレジ
スタに命令するコマンド・ビットが続く。レジスタ書き
込み動作は、プリントヘッド・アセンブリへのコマンド
ならびにデータ転送、および、それに続く印刷システム
による状態応答捕捉を含む。
【０１１９】同じように、レジスタ読み取り動作は、プ
リントヘッド・アセンブリへのコマンドならびにデータ
転送、および、それに続く印刷システムによる状態応答
および読み戻し捕捉を含む。すべてのデータ・コマンド
ならびに状態転送は、最初に最上位ビットからデータを
転送し、読み戻しも最上位ビットから始まる。状態応答
はプリントヘッド・アセンブリによって印刷システムに
送られ、読み書き動作の現在状態を検証する。
【０１２０】図２３の(Ａ)はレジスタ書き込み動作の１
例を示している。マスター・クロック信号(MCLK)２２０
５が印刷システムによって駆動される。MCLK２２０５の
下に、やはり印刷システムによって駆動されるコマンド
／状態データ信号(CSDATA)２２１０がある。レジスタへ
のアクセスを始動するため、印刷システムは、MCLK２２
０５の４クロック・サイクルの間CSDATA信号２２１Oを
低く(すなわち各ビットを"0"に)保持する。これは、４
つの連続するゼロが印刷システムによってプリントヘッ
ド・アセンブリに送られることを意味する。これは、印
刷システムがレジスタへのアクセスを要求していること
をレジスタに通知することを意味する。先頭ゼロの直後
に、ビットC7からC0によって表される８個のコマンドビ
ットが続く。最初のコマンド・ビットC7が最上位ビット
であり、それが"1"であれば動作が読み取りであり、"0"
であれば書き込みであることを指定する。８個のコマン
ド・ビットの後に、レジスタに書き込まれるべきデータ
を含む８つのデータ・ビットが続く。データがレジスタ
に書き込まれた後、プリントヘッド・アセンブリは、こ
の例では３ビットからなる状態応答を返す。これらの状
態応答ビットは、後述の状態応答の動作の例において説
明される。
【０１２１】図２３の(Ｂ)はレジスタ読み取り動作の１
例を示している。CSDATA信号２２２０が、レジスタへの
アクセスを可能にするため、印刷システムによって４MC
LKクロック・サイクルの間低く保たれる。コマンド・ビ
ットの最上位ビットは動作が書き込みであるか読み取り
であるかを標示する。この例では、最上位コマンド・ビ
ットは"1"で動作が読み取りであることを示している。
最上位ビットに続いて、印刷システムによって、コマン
ド・ビットの残りC6からC0が送られ、その後に８個のデ
ータ・ビットが続く。これらデータ・ビットは、ダミー
・データ・ビットであって、インタフェース・プロトコ
ルを単純化するためだけのもで、レジスタによって使用
されない。印刷システムがこれら８つのダミー・データ
・ビットを送った後、プリントヘッド・アセンブリはこ
の例では３ビットからなる状態応答を印刷システムに返
す。この状態応答に続いて、印刷システムによって送ら
れた８個のコマンド・ビットが印刷しシステムへ送り戻
され、レジスタ内容を含む８個のデータ・ビットがプリ
ントヘッド・アセンブリによって印刷システムに送られ
る。
【０１２２】図２３の(Ａ)および(Ｂ)に示されているよ
うに、読み取りまたは書き込み動作の後に、印刷システ
ムによる状態応答捕捉が続く。状態応答は、プリントヘ
ッド・アセンブリによって印刷システムに送られ、読み
取りまたは書き込み動作の現在状態を検証する。図２３
の例では、状態応答は次の３ビットを含む。すなわち、
(a)最後のコマンドの有効性を示すビット、(b)エラー・
フラグの状態、および、(c)最後のコマンドが状態読み
取り動作と解釈されたか否かを標示するビットという３
ビットである。
【０１２３】第１の状態ビットは、コマンドが有効と認
められれば、"0"で、無効であれば、"1"である。コマン
ドが有効と認められなければ、プリントヘッド・アセン
ブリはコマンドに従って行動しない。書き込みコマンド
が無効の場合、プリントヘッド・アセンブリに送られた
データは無視される。無効な読み取りコマンドの場合、
３つの状態ビットの後いかなるデータもプリントヘッド
・アセンブリによって印刷システムに返されない。
【０１２４】第２の状態ビットは、エラー・ビットであ
って、"0"はプリントヘッド・アセンブリが正常に動作
していることを標示し、"1"はエラー条件が発生したこ
とを標示する。致命的エラー条件がプリントヘッド・ア
センブリに起こった場合、エラー・ビットは"1"にセッ
トされる。この致命的エラー条件は、プリントヘッド・
アセンブリの温度が障害温度を越え、ノズル噴射動作が
終了されなければならないことを標示する場合を含む。
これは致命的エラー条件の１つの例にすぎず、その他い
くつもの条件があることは当業者に明らかであろう。
【０１２５】第３の状態ビットは、プリントヘッド・ア
センブリが印刷システムからの状態要求コマンドを検出
したか否かを標示する。状態要求コマンドが要求された
なら、このビットは"0"にセットされ、プリントヘッド
・アセンブリは、この第３の状態ビットの直後に、印刷
システムへ状態情報を返す。図２３の例において、この
状態情報は１６ビットを含む。この第３の状態ビット
が"0"にセットされていれば、プリントヘッド・アセン
ブリが書き込みコマンドを検出したことを意味する。こ
の第３の状態ビットの目的は、なんらかのノイズによっ
てプリントヘッド・アセンブリがレジスタ書き込みコマ
ンドをレジスタ読み取りコマンドと解釈する場合に警告
を出すことである。レジスタ書き込みコマンドの最後に
このビットが"0"として返されるならば、印刷システム
は、１６以上のMCLKサイクルの間CSDATA線の駆動を開始
しないように警告される。
【０１２６】プリントヘッド・アセンブリのリセット プリントヘッド・アセンブリの諸レジスタは、電力投入
シーケンスの間に、リセットとして知られるプロセスに
よって動作可能条件におかれる。リセットの確立は、ラ
ンダムな内容を含まないことが望ましい特定レジスタへ
既知のデータを提供するものである。そのようなレジス
タは、すべての印刷動作に先だって既知の値にセットさ
れなければならない。リセットによって影響を受けない
レジスタは、エラー・データを含むレジスタである。
【０１２７】駆動ヘッド制御 本発明は、駆動ヘッドに送られるエネルギーおよび駆動
ヘッドの温度を制御することによって、処理駆動ヘッド
の性能および信頼性を向上させる。図１および図２を再
び参照すれば、分散プロセッサ１２４は、それ自身の回
路の内部にエネルギー制御装置１３２ならびに熱制御装
置１３６を組み入れることができる。代替的に、コント
ローラがこれらの装置を取り入れることもできる。エネ
ルギー制御装置１３２を使用して、プリントヘッド・ア
センブリ１１６のプリンタ・キャリッジと相互接続パッ
ドの間の不可避の接続抵抗によって発生するプリミティ
ブ供給電圧(VPP)の変動を補償することができる。これ
は、一定のエネルギー供給を保証するため例えば噴射パ
ルス幅を調節することによって達成される。
【０１２８】駆動ヘッド１２６をプログラム可能な最小
温度に維持するため、また、プリンタにデジタル・フィ
ードバックを提供し、現在時点の駆動ヘッド温度および
温度規制状態を標示するため、熱制御装置１３６が使用
される。エネルギーならびに熱制御装置１３２、１３６
の両者は、分散プロセッサ１２４の関連制御レジスタを
通して、動作不可状態にすることができる。好ましく
は、アナログ・デジタル変換器(ＡＤＣ)およびデジタル
・アナログ変換器(ＤＡＣ)が使用される。アナログ温度
センサ１４０が駆動ヘッド１２６の温度を測定し、ＡＤ
Ｃが測定値をデジタル・ワードに変換する。ＤＡＣはデ
ジタルに変換された信号を受け取り、エネルギーならび
に温度設定を適切に調整する。専用アナログ+12V／接地
パッドを使用して、デジタル・ノイズの処理性能への影
響が最小限にとどめられる。
【０１２９】IV. エネルギー制御 図２４は、典型的なエネルギー制御装置を示している。
エネルギー制御装置２３００は、供給電圧入力(VPP)２
３１０、エネルギー設定点入力２３１２、噴射パルス入
力２３１４、電圧電力変換器２３１６、電力エネルギー
統合器２３１８、エネルギー設定点比較器２３２０およ
び噴射パルス・プロセッサ２３２２を含む。VPPのよう
な供給電圧入力２３１０がプリントヘッド・アセンブリ
に適用され、噴射パルス入力２３１４が統合器２３１８
を起動し、エネルギー設定点入力が比較器２３２０に適
用される。比較器２３２０は、点Ａと点Ｂにおいてエネ
ルギーを比較する。
【０１３０】点Ａにおけるエネルギーが点Ｂにおける設
定点エネルギーを上回るならば、正常パルス幅を越えて
なく、比較器２３２０が切り捨てコマンドを出して、プ
ロセッサ２３２２が噴射パルスを切り取る。次にプロセ
ッサ２３２２は統合器２３１８をリセットするリセット
信号を出す。しかし、正常パルス幅を越える前に点Ａに
おけるエネルギーが設定点を上回らないならば、切り捨
て信号は発信されない。正常パルス幅が達成された後、
プロセッサ２３２２はリセット信号を統合器２３１８に
発信する。この結果、エネルギー制御装置２３００はプ
リントヘッド・アセンブリのヒーター抵抗器へ送られる
エネルギーを統制する。
【０１３１】エネルギー制御装置は、各VPPパッドにお
けるプリントヘッド・アセンブリ供給電圧(VPP)の変動
を補償することによって、ヒーター抵抗器へ送られるエ
ネルギーを統制する。典型的には、供給されるエネルギ
ーにおける誤差の主要な源は、相互接続抵抗を含む不可
避の抵抗と相互作用する負荷電流変動から派生する。本
発明のエネルギー制御装置は、分散プロセッサのエネル
ギー設定点レジスタを単にプログラムすることによっ
て、多種多様な動作条件に対して供給エネルギーを統制
するように構成することができる。このレジスタは、エ
ネルギーＤＡＣの出力電圧を確立し、次にエネルギーＤ
ＡＣがレジスタへ供給されるエネルギー量を決定する。
【０１３２】調整 エネルギー制御装置は、好ましくは、制御回路の最適規
制ポイントが決定され、基板内オフセットがゼロにされ
るように調整技術に関連づけられる。半導体ウェハース
のプロセス変動が、通常、利得とオフセット誤差を制御
ループにもたらすので、エネルギー制御装置は、使用に
先立って調整されることが望ましい。調整によって、各
制御回路のための最適規制ポイントが設定され、クォー
ドラント間オフセットがゼロにされる。このように、本
発明は、エネルギー設定点調整およびクォードラント傾
斜調整を提供する。
【０１３３】製造工程での調整 出荷および使用の前に、プリントヘッド・アセンブリの
セクションの範囲内の変動を補償するため、プリントヘ
ッド・アセンブリは、好ましくは、工場調整プロセスを
１回受ける。これら変動は、抵抗器と内部導線の間の変
動および不可避な抵抗を含む。印刷システムにおける抵
抗およびプリントヘッド・アセンブリと印刷システムの
間の電力接続部における抵抗は、印刷システムによって
異なり、また、同じ印刷システムの同じプリントヘッド
・アセンブリでもそれぞれの設置によって異なる傾向が
ある。それゆえ、所与のプリントヘッド・アセンブリの
内部の変動は、製造プロセスの間に、識別および補償さ
れることが望ましい。適切な調整は抵抗器への適切なエ
ネルギーを保証し、抵抗器寿命を伸ばす。
【０１３４】製造時調整は、プリントヘッド・ダイの４
つの機能クォードラントの間の動作上の相違、特に異な
るクォードラントの各々に対する導線と接続部における
異なる抵抗を確認するのに役立つ。また、抵抗器の寸法
は許容範囲内で変動する可能性があり、これらの変動が
各クォードラントの範囲内では一貫していてクォードラ
ントの間では異なるという傾向がある。加えて、半導体
製造プロセスは、各クォードラントの範囲内では最小限
度の変動を生成するが、クオードラント毎に各基板の範
囲内の変動を生成する可能性がある。
【０１３５】図２５は、本発明に従った一般的製造時調
整技術の流れを示している。一般的には、図２５に示さ
れるように、プリントヘッド・アセンブリに対する検査
範囲が先ず選択される(ブロック２４１０)。検査範囲の
電気コンポーネントの電気特性が測定される(ブロック
２４２０)。次に、各セクションの電気特性に関する最
適調整値が計算される(ブロック２４３０)。最後に、最
適調整値がプリンタまたはプリントヘッド・アセンブリ
のメモリ装置に記憶される(ブロック２４４０)。
【０１３６】具体的には、製造時調整は先ず立ち上げ電
圧(TOV)を決定し、次に、エネルギーに対して十分な動
作電圧(VOP)を計算する。この電圧がVOPとしてプリント
ヘッド・アセンブリのメモリ装置に書き込まれる。VPP
がVOPを上回る時、切り捨てが起きるようにクォードラ
ント切り捨てが調節される。このようにプログラムされ
たメモリ装置を備えたプリントヘッド・アセンブリがユ
ーザに出荷される。加えて、コントローラまたはプリン
トヘッド・アセンブリが、電力供給電圧ならびに不可避
的抵抗の検査を実行して、使用すべき正しい電圧を決定
し、プリントヘッド・アセンブリが正しく装着されたこ
とを確認する。
【０１３７】噴射パルス間の時間は、 [走査速度(インチ/秒)/インチあたりドット]＋マージン に等しい。１つのタイプの調整は次のステップによって
実行される。エネルギー補償回路はオフ状態として(従
って切り捨ては起きない)、パルス幅はあらかじめ定め
られた公称最大パルス幅(例えば２.０マイクロ秒)に設
定して、立ち上げ電圧Vturn-on,qを一時点で１つのクォ
ードラントに対して測定する。システムは、どのクォー
ドラントが最高立ち上げ電圧Vturn-on,highで立ち上が
り、どのクォードラントが最低立ち上げ電圧V
turn-on,lowで立ち上がるかを判断する。最高立ち上げ
電圧と最低立ち上げ電圧の差が決定される。差が指定さ
れた最大値を上回れば、プリントヘッド・アセンブリは
受け入れられない可能性がある。
【０１３８】製造の間のプリントヘッド・アセンブリの
典型的調整手順は次の通りである。先ず、所望のパルス
幅、最小過剰エネルギーOEmax,%および最大過剰エネル
ギーOEmin,%が選択される。次に、システムは選択され
たパルス幅に関する各クォードラント毎の立ち上げ電圧
を測定する。次の式を使用して最小過剰エネルギーOE
min,%から動作電圧Voperが計算される。 Voper=Vturn-on,max[1+(OEmin,%)/100]1/2 但し、Vturn-on,maxはクォードラントすべての最大立ち
上げ電圧である。
【０１３９】電力供給電圧はVoperに設定され、プリン
トヘッド・アセンブリを噴射させることなく、ＤＡＣお
よび傾斜設定が検出するまで循環される。この場合、各
クォードラントにおける少くとも１つの傾斜設定が切り
捨てされない。ＤＡＣ設定が検出されないとすれば、こ
の場合各クォードラントにおいて少くとも１つの傾斜が
切り捨てされず、プリントヘッド・アセンブリは好まし
くは破棄される。さもなければ、最高ＤＡＣ設定が上記
の条件に合致することが判明し、それに対応するより高
い傾斜設定が記録され、次式を使用して最大過剰電圧OE
max,%から最大電圧Vmaxが計算される。 Vmax=Vturn-on,min[1+(OEmax,%)/100]1/2 但し、Vturn-on,minはクォードラントすべての最小立ち
上げ電圧である。
【０１４０】次に、電力供給電圧(VPP)が最大電圧Vmax
に等しく設定され、上述のように判明したＤＡＣ設定点
およびクォードラント傾斜調整設定値が使用され、切り
捨てが検査される。すべてのクォードラントが切り捨て
されるならば、プリントヘッドは好ましくは受け入れら
れる。次に動作電圧Voperを変化させて、選択されたＤ
ＡＣ設定値およびクォードラント傾斜調整設定値につい
て切り捨てられるクォードラントが存在しないような最
大動作電圧を見つけ出す。動作電圧Voperは、判明した
最大電圧に等しく設定される。選択された各クォードラ
ントに関する動作電圧、ＤＡＣ設定値およびクォードラ
ント傾斜調整値がメモリ装置に書き込まれる。
【０１４１】製造時にメモリ装置に書き込まれた動作電
圧、ＤＡＣ設定値およびクォードラント傾斜調整値を含
むプリントヘッド・アセンブリが、新しいプリンタのた
めあるいはカートリッジ置き換え用のいずれかのためユ
ーザに出荷される。このようなプリントヘッド・アセン
ブリが最終的に取り付けられるプリンタであれば、耐え
られないほど高い不可避の抵抗(ただし製造時の調整の
間に検出することができなかった抵抗だけ)が印刷カー
トリッジに存在するか否か判断することができる。その
ような抵抗は、印刷カートリッジとプリンタの接触部分
におけるプリンタ配線障害または貧弱な導電率によって
発生する可能性がある。高い抵抗に出会う場合、システ
ム回路は、一層高い入力電圧VPPで補償するであろう。
これは、あるポイントまでは許容されるが、すべての抵
抗器を駆動する時の抵抗を克服するには高い電圧が必要
となり、この電圧は、単一の抵抗器を噴射する際には非
常に高い電圧をもたらすこととなる。もちろん、大幅な
パルス幅切り捨てによってこれを補償して制御されたエ
ネルギーを実現することはできるが、一定のポイントを
超えれば、抵抗器は信頼性を保ちながらそのような供給
電力に耐えることはできない。
【０１４２】起動時およびプリンタ動作時の調整 起動時または設置時の調整に関しては、一般的には、プ
リンタに取り付けられるプリントヘッド・アセンブリに
適用するため動作設定値を決定するため、調整が使用さ
れる。図２６は、本発明に従った起動時調整技術の一般
的流れを示すしている。起動時調整の実行の前に、ま
ず、メモリ装置にすでに記憶されている調整情報が読み
取られる(ブロック２５１０)。プリンタは、調整情報を
使用してセットされることができる。次に、調整情報を
使用してプリンタに関する最適動作条件を決定するた
め、検査が実行される(ブロック２５２０)。次に、調整
情報を使用してプリンタに関する動作条件が調節される
(ブロック２５３０)。最後に、動作条件がプリンタのメ
モリ装置に保存される(ブロック２５４０)。
【０１４３】具体的には、システムが立ち上げられる
時、コントローラがプリントヘッド・メモリ装置のよう
なメモリ装置に記憶されているデータを読み取る。この
読み取ったデータを使用して、耐えられないほど高い不
可避の抵抗(ただし製造時の調整の間に検出することが
できなかった抵抗だけ)が印刷カートリッジに存在する
か否かを判断するプリンタ検査が実行される。そのよう
な抵抗は、印刷カートリッジとプリンタの接触部分にお
けるプリンタ配線障害または貧弱な導電率によって発生
する可能性がある。コントローラまたはプリントヘッド
・アセンブリは、この情報を使用して、電力供給電圧を
統制するため、および、傾斜情報のようなデータをレジ
スタに供給するため、適切な電力供給電圧を設定する。
例えば、高い抵抗に出会う場合、システム回路は、一層
高い入力電圧VPPで補償するであろう。これは、あるポ
イントまでは許容されるが、すべての抵抗器を駆動する
時の抵抗を克服するために必要とされる高い電圧は、単
一の抵抗器を駆動する時に非常に高い電圧をもたらすこ
ととなる。もちろん、大幅なパルス幅切り捨てによって
これを補償して制御されたエネルギーを実現することは
できるが、一定のポイントを超えれば、抵抗器は信頼性
を保ちながらそのような供給電力に耐えることはできな
い。
【０１４４】更に、典型的実施形態のエネルギー制御装
置はプリンタ動作の間に調整を行うことができる。図２
７は、プリンタ動作の間の調整の一般的流れを示してい
る。複数の抵抗器の並列動作に必要なしきい値より上の
公称入力電圧を決定することによってプリンタは調整さ
れる(ブロック２６１０)。印刷の間、少なくともいくつ
かの抵抗器に接続する入力ノードにおいて印刷ヘッド上
の入力電圧が検出される(ブロック２６２０)。公称電圧
より高い検出された入力電圧が短縮された噴射パルスに
よって補償されるように、ノードで検出された入力電圧
に基づいた持続時間を持つ噴射パルスが生成される(ブ
ロック２６３０)。
【０１４５】すなわち、すべての抵抗器が同時に噴射時
全インク滴噴射に対する適切な噴射エネルギー・レベル
を保証するために適切なレベルに電圧電力供給VPSを設
定するようにシステムは調整させる。噴射エネルギーが
典型的には電圧の自乗と持続時間の積に比例するので、
VPSは、次のドットが所望のプリンタ走査率で印刷され
ることになる前の、各ドットを印刷するために与えられ
た限られた時間内に適切なエネルギーを提供するのに十
分な高さであることが望ましい。調整プロセスには、同
時に噴射されるノズルの数に関係なくすべての噴射条件
のための限られた噴射エネルギーしきい値を与えるため
設定点電圧を確立するステップが含まれる。
【０１４６】出力電圧が、動作調整において経験的に決
定された事前選択の設定点電圧に達すると、制御機構の
比較器が噴射抵抗器に転送されるパルスを停止する。こ
のプロセスにおいて、噴射のため選択されている限定的
数の抵抗器だけのためVPPが高くなる時、電圧電力変換
器における電圧がより高くなり、コンデンサの負荷率が
増加する。従って、一貫したエネルギー供給を維持する
ため短時間の後パルスは停止される。VPPが調整の間に
決定されたポイントより低下して、プリンタ噴射パルス
が終了する前にコンデンサ電圧が設定点に達しない場
合、プリンタ噴射パルスは比較器を無視してエネルギー
供給を終了する。プリントヘッド・アセンブリ頻度およ
び印刷速度の必要条件が満たされている限り、調整の後
噴射パルスを若干長くすることによって、上記のような
低いVPP条件を保証することは可能である。
【０１４７】設置されたプリントヘッド・アセンブリを
動作的に調整して、プリンタからキャリッジへの接続部
における不可避の抵抗を補償するため、１つのクォード
ラントのすべてのノズルを一度に噴射させて、その最大
噴射頻度ですべてのプリミティブの抵抗器セットの各々
における入力線に可能な限り最悪の電圧のかかったイン
ク滴を生成するという検査に基づくデフォルト値にVPP
はプリンタによって設定されることができる。プリンタ
が適当に速いスループットおよびキャリッジ走査速度を
持つならば、電圧は、所望の噴射パルス時間すなわち
([走査速度(インチ/秒)/インチあたりドット]＋マージ
ン)よりいくぶん短い噴射パルスで設定される。この公
称最大パルス持続時間を用いてデフォルト電圧が設定さ
れるので、すべてのノズルの、移行範囲より上の完全な
噴射が保証される。移行範囲より上の適切な噴射ならび
に機能の決定は、インク印刷に適するように実施され
る。
【０１４８】デフォルトVPPが確立されれば、エネルギ
ー調整モードが使用可能状態となる。このモードにおい
て、検出ネットワーク、バイアス電流発生器および制御
部を含むエネルギー制御装置が活動状態におかれる。プ
リンタは、再び、移行範囲を十分に越える高い噴射エネ
ルギーを提供するため、すべてのプリミティブのすべて
のノズルから比較的高い初期レベルの設定点電圧で噴射
を生成する信号を供給する。好ましくは、パルス幅切り
捨ての停止によって最適レベルの噴射エネルギーに達し
たことが標示されるまで、設定点電圧を徐々に下げなが
らこのプロセスが反復される。これは、公称電圧でパル
スを噴射させ、パルスが正しく噴射されたか否かを標示
する切り捨て状態ビットを検証して、電圧を若干低下さ
せるというプロセスを反復することによって実行され
る。
【０１４９】この調整プロセスの間、比較器が動作する
時噴射パルスがなお高いか活動的な場合、状態ビットが
設定される。比較器が動作する前に噴射パルスが低下ま
たはオフとなっていれば、状態ビットは設定されない。
電圧が十分低いレベルにある時、噴射は起きないし、オ
プションとしてインク滴検出器を含むこともある従来型
プリンタ・インク滴検出回路が非噴射を標示する状態に
状態ビットを設定する。設定点電圧は、この非噴射電圧
に、噴射を確実にする安全マージンを加えた電圧値に設
定される。
【０１５０】設定点電圧は、好ましくは、短い持続時間
の高い電圧パルスに関連する信頼性問題を回避するた
め、噴射パルス持続時間が１.６マイクロ秒未満となら
ないように設定される。そのような信頼性問題は、必要
とされるエネルギーを取得するため高すぎる電力が短い
持続時間の間に適用される時、起こることある。そのよ
うな極端な電力は、抵抗器に高い率の温度変化をもたら
し、結果として潜在的に損傷を与えるストレスを生成す
る。すべてのクォードラントがパルス切り捨てを経験す
るようになるほど十分に低い設定点に達し、それによっ
て、必要とされるエネルギー・レベルより高いレベルで
どのクォードラントも噴射することはないことが保証さ
れるまで、上記の動作調整プロセスは継続する。システ
ム全体にわたって切り捨てを確実にすることは、予期し
ない低VPP条件におけるパルス拡大に備える余地を与え
る。
【０１５１】図２８は動作調整および印刷の様態を示し
ている。図２８の上部のグラフにおいて、垂直軸は変換
器出力における電圧を反映している。実線ｎは、すべて
のｎ個の抵抗器の駆動によってエネルギーが消費される
時の上昇電圧を反映している。調整の間、Vs3において
適切なパルス幅および印刷性能が達成されるまで設定点
電圧が徐々に下げられる。電圧線nが時間t1において選
択された設定点に達し、そこで、図２８の下部のグラフ
に示されているように、パルスP1が終了する。これは線
７４における噴射抵抗器へのパルス出力を反映してい
る。調整の後に続く動作の間、例えば１つを除くすべて
の抵抗器の駆動を反映する線(n-1)のような一部の抵抗
器が駆動される時、電圧線の傾斜はより険しくなり、一
層早い時間t2において選択された設定点電圧Vs3に到達
する結果を生む。これは、増加されたVPPを補償して一
貫した噴射エネルギーを与えるように持続時間P2を持つ
切り捨てられたパルスを提供する。
【０１５２】調整が製造時に実行され、そのデータが利
用できるならば、印刷カートリッジがプリンタに取り付
けられる時、プリンタは導入された印刷カートリッジに
対する検査を実行して、印刷カートリッジへの正しい電
力を供給する正しい電圧を決定する。例えば、プリンタ
は、メモリ装置から、+5％、O、または-5%のような各ク
ォードラント毎に１つの傾斜調整値、ＤＡＣ設定値およ
び動作電圧を読み取ることができる。これによって、シ
ステムは、プリンタにおけるＤＡＣならびにクォードラ
ント傾斜調整レジスタをこれらの記録された値に設定
し、メモリ装置に含まれる動作電圧Voperの値にプリン
タ電力供給電圧VPSを設定することができる。
【０１５３】プリンタは、すべての抵抗器を全ビット１
パターンで駆動している間、切り捨てが起きる場合に設
定されるパルス幅切り捨てフラグを各クォードラント毎
に観察する。プリンタは、４つのクォードラント切り捨
ての最初のものが切り捨てならびに電圧Vps,truncを示
すまでプリンタ電力供給電圧VPSを徐々に増加させなが
らその増分毎にすべての抵抗器を駆動させる。この最初
に切り捨てを示した切り捨てフラグがメモリ装置に記憶
される。
【０１５４】プリンタは、V2 ps,trunc/V2 operという比
率を計算することによって供給電圧の増加の効果を判断
する。この比率が最大限度以上であれば、印刷カートリ
ッジの導入をやり直し、検査を繰り返さなければならな
い。比率が最大限度を上回れば、VPSは切り捨て電圧以
下に１ステップ下げられ、この値が電力供給電圧として
プリンタによって使用されなければならない。比率がな
お最大限度以上であれば、プリンタは保守サービスを受
けなければならない。
【０１５５】過大な不可避滝抵抗が存在する時単一ノズ
ル噴射と全ノズル噴射の間の印刷カートリッジにかかる
電圧の差があまりにも大きすぎるので、上記のような最
大限度は必要である。比率は、抵抗器が個別に駆動され
る時加熱抵抗器の電力増加を引き起こす可能性のある不
可避抵抗の付加を表す。抵抗器における電力の増加は抵
抗器寿命に関する重要な点である。従って、上述のよう
に不可避抵抗の付加を制約することによって電力増加を
制限することは必要である。
【０１５６】V. 熱制御 本発明は、また、安定性、信頼性および印刷システムの
PQ出力を改善する熱制御システムを含む。システムは、
(変更可能な)所望の最適条件にプリントヘッド・アセン
ブリ温度を維持および制御し、印刷システムへデジタル
・フィードバックを提供する。一般的には、熱制御シス
テムは、駆動ヘッドの検出温度を受け取り、この検出温
度に対応する、デジタル・ワードのようなデジタル・コ
マンドを生成する。熱制御システムは、検出温度を分析
し分析に基づいて制御を決定する。このようにして、熱
制御システムは最適な最小値に近い温度を常に維持する
ことができる。
【０１５７】好ましい実施形態において、処理駆動ヘッ
ド１２０は、温度センサ、および、検出温度と相関する
デジタル・ワードを作成する手段を含む。少くとも処理
駆動ヘッド１２０上の少なくとも一部に好ましくは配置
される温度監視／制御回路の追加によってこのデジタル
・ワードは利用される。処理駆動ヘッド１２０上にこの
温度監視／制御回路の少なくともいくつかを備えること
によって、温度制御の精度は向上し、温度変動に対する
応答時間が短縮する。温度監視ならびに制御回路は、温
度関連情報を記憶するレジスタのような回路エレメン
ト、アナログとデジタル形式の間で温度関連信号を変換
する変換器、温度関連信号に応答するコントローラ等々
を含む。この温度監視ならびに制御回路の特定の例は以
下に記述される。
【０１５８】図２９は本発明の熱制御装置の一般的動作
の流れを示している。図２９に示されている実施形態の
例において、システムは、アナログ電圧入力信号を実質
的に等しいNビットのデジタル出力信号に変換するアナ
ログ・デジタル変換器(ＡＤＣ)を好ましくは使用する
(ブロック２８１０)。ＡＤＣは、好ましくは、デジタル
出力信号を作成し、測定温度に比例するデジタル・ワー
ドを生成するため、カウンタ(または連続接近レジスタ
ＳＡＲ)のような変換装置を含む。
【０１５９】次に、デジタル・アナログ変換器(ＤＡＣ)
がデジタル出力信号を受け取り、デジタル出力信号を実
質的に等しいアナログ電圧信号に変換する(ブロック２
８２０)。デジタル比較器のような判定エレメントを使
用して、ＤＡＣからのアナログ入力信号をアナログ電圧
信号と比較し、アナログ信号のデジタル表現が反応され
た場合を判断して測定値に基づいた意志決定を行うこと
ができる(ブロック２８４０)。結果として、熱管理シス
テムは、最適プログラム可能温度またはその近くに処理
駆動ヘッドを維持し、上限設定点を越えたか否かを判断
する閉鎖ループ制御を提供する。センサの精度が低い場
合があるので、センサ出力を既知の温度に関連づけるよ
うに温度センサを初期的に調整することができる点は留
意されるべきことである。
【０１６０】温度センサ変換 検出された温度に比例するセンサ電圧出力部を持つ温度
センサを処理駆動ヘッドに配置することができる。ＡＤ
Ｃは、検出された温度をデジタル・ワードに変換してＤ
ＡＣにそのデジタル・ワードを送る。ＤＡＣは、デジタ
ル入力によって受け取られたデジタル・ワードの値に比
例するデジタル入力および出力電圧部を持つ。デジタル
比較器は、センサ電圧出力部に接続した第１の入力部お
よび変換器電圧出力部に接続した第２の入力部を持つ。
デジタル比較器は、変換器出力電圧がセンサ出力電圧を
越えていれば等値信号を生成する。印刷ヘッドは、デジ
タル・ワードを事前選択されたしきい値と比較して温度
が選択された範囲内にあるか否か判断する温度コントロ
ーラを持つことができる。また、温度が選択された範囲
より下にあるという判断に応答して処理駆動ヘッドの温
度を変更するため加熱装置(詳細は後述)を使用すること
ができる。
【０１６１】好ましくは、温度調節システムはそれに関
連する温度設定点レジスタ、障害設定点レジスタ、制御
レジスタおよびセンサ出力レジスタという４つのレジス
タを持つ。温度設定点レジスタは、所望の最小処理駆動
ヘッド温度を保持する。この温度は、測定された駆動ヘ
ッド温度が設定点より下にある時加熱装置を始動させる
ことによって維持される。加熱の率は、温度調節レジス
タの２つのイネーブル・ビットの状態によって制御され
る。これらイネーブル・ビットの各々は５０％加熱を始
動させる。障害設定点レジスタは、噴射パルスが止めら
れ、エラー信号が生成される温度を保持する。一旦温度
障害条件が検出され訂正されたならば、プリンタは、好
ましくは、ノズル動作を可能にするためエラー条件を消
去する。
【０１６２】(アナログからデジタルへの)温度変換は、
絶対温度(PTAT)電圧に対する比例値を温度ＤＡＣからの
出力値と比較することによって達成される。比較の結果
ＤＡＣ出力がPTAT電圧より下にあることが標示されれ
ば、ＤＡＣへの入力ワードは増分され、もう一つの比較
が行われる。２つの電圧の間の等値が検出されると、Ｄ
ＡＣへの入力ワードがセンサ出力レジスタに保存され
る。変換器は、通常、自由に動作して、センサ出力レジ
スタを連続的に更新する。
【０１６３】制御レジスタは、好ましくは、インク滴加
熱制御、センサ・イネーブル、自由実行または一回限り
の実行のいずであるかの制御、ＤＡＣ調整イネーブル、
温度統制状態および温度障害状態などのためのいくつか
のビットを含む。レジスタは、読み書きができ、リセッ
トの後消去される。センサ出力レジスタは、最も最近の
温度変換の結果を保持し、好ましくは、電力投入リセッ
トの後未定義とされる。
【０１６４】温度サンサ変換の動作の例 熱制御装置２９１０は、好ましくは、(図１に示されて
いる)プリントヘッド駆動ヘッド１２０の一部を構成す
る温度回路であって、図３０に示されるように、測定値
セクション２９１５および温度調節セクション２９１６
を含む。測定値セクションは、イネーブル入力２９２
２、クロック入力２９２４およびリセット入力２９２６
を持つデジタル・カウンタ２９２０を含む。カウンタは
多ビット出力バス２９３０および多ビット制御バス２９
３２を持つ。カウンタは、イネーブル線が低く保持され
るている間クロック線２９２４上で受け取られるパルス
に応答して増分する多ビット・デジタル・ワードを内部
レジスタに生成するように動作する。イネーブル信号が
高い時レジスタの内容は一定に保たれる。リセット線２
９２６に信号が送られる時、カウンタ・レジスタはゼロ
に消去される。レジスタの内容は、出力バス２９３２、
２９３０のそれぞれの線上で高または低いずれかの論理
状態として表現される。
【０１６５】カウンタ制御バスは、デジタル・アナログ
変換器(ＤＡＣ)２９３４の入力部に接続される。ＤＡＣ
２９３４は、アナログ基準電圧入力線２９３６およびア
ナログ電圧出力線２９４０を持つ。ＤＡＣは、入力線２
９３６上の電圧および制御バス２９３２で受け取られる
デジタル・ワードの値に比例する出力電圧を生成する。
制御バスがすべてゼロを受け取る時出力電圧は基準電圧
の半分であり、制御バスがすべて１を受け取る時出力電
圧は線２９３６上の基準電圧と等しい。基準電圧生成器
２９４２は、基準電圧を生成し、温度変動または製造プ
ロセス変動に関係なく安定した電圧を維持する従来型回
路を含む。好ましい実施形態において、基準電圧は５.
１２Ｖ＋/−０.１Ｖである。
【０１６６】測定値セクション２９１５は、線２９４６
上に測定値電圧を生成する電圧発生器２９４４を含む。
測定値電圧は、ダイの絶対温度に対して比例し、温度に
対して実質的に線形の出力電圧を持つ。１つの実施形態
において、測定値電圧は、２.７Ｖ＋(１０ｍＶｘＴ)に
等しく、温度は華氏で表される。ちなみに２.７Ｖは水
の氷点温度における電圧である。
【０１６７】電圧比較器２９５０は、ＤＡＣ出力電圧線
２９４０に接続される第１の入力部および電圧発生器出
力２９４６に接続される第２の入力部を持つ。ＤＡＣの
電圧が線２９４６上の測定値電圧を上回る時、比較器
は、制御論理回路およびカウンタ・イネーブル線２９２
２に接続する変換器出力線２９５２上に論理高を表す。
【０１６８】温度検出回路は、印刷動作とは独立して連
続的に動作することができる。動作に関する限り、印刷
ヘッドが最初にプリンタに取り付けられる時、あるい
は、プリンタが最初に電力投入される時、カウンタは、
ゼロにリセットされ、温度測定を開始する。ゼロのデジ
タル・ワードがＤＡＣに送られると、比較器２９５０
は、ＤＡＣ２９３４の出力が電圧発生器２９４４の出力
を越えているか否か評価する。越えていれば、変換器出
力は高に切り替わり、測定が完了したという信号を論理
回路に送り、この電圧をイネーブル入力２９２２に送信
することによるカウンタの増分は停止される。
【０１６９】ＤＡＣ電圧が温度測定値電圧より下にあれ
ば、比較器は低いままでカウンタを使用可能状態に維持
する。この状態において、カウンタはそのレジスタにお
けるデジタル・ワードを１ビット増分することによって
次のクロック・パルスに応答する。これに応答して、Ｄ
ＡＣ出力電圧は１ステップだけ増分され、比較器は増加
されたＤＡＣ出力が測定値電圧を上回るか否か評価す
る。ＤＡＣ電圧が最初に測定値電圧を上回るまで増加プ
ロセスは継続する。
【０１７０】ＤＡＣ電圧が測定値電圧を上回ると、比較
器出力が高に切り替わり、測定が完了したという信号を
論理回路に送り、この電圧をイネーブル入力２９２２に
送信することによるカウンタの増分は停止される。通常
の状況においては、ＤＡＣ電圧は測定値電圧をまさに上
回った時、カウンタ・レジスタは、ダイの温度レベルに
対応するデジタル・ワードを含み維持する。この符号化
された温度値がカウンタから読み取られた後、別の測定
を開始することができるようにするため、論理回路はカ
ウンタをリセットする。
【０１７１】回路２９１０の温度調節セクション２９１
６は、計算された温度値コードをカウンタから読み取
り、それが事前選択された範囲内にあるか否か判断し
て、冷え過ぎであれば処理駆動ヘッドを暖め、温度が高
すぎればプリンタを使用不可状態にするか印刷動作を遅
くする役目を果たす。制御セクションは、カウンタから
デジタル・ワードを受け取りそれを記憶するため出力バ
ス２９３０に接続されるセンサ出力レジスタ２９６０を
含む。レジスタ２９６０は、デジタル比較器回路２９６
４に接続される出力バス２９６２を持つ。レジスタが論
理回路に接続されるので、測定終了信号を変換器２９５
０から受け取ると論理回路がデジタル・ワードの記憶を
開始し、デジタル・ワードがレジスタ２９６０に記憶さ
れた後カウンタのリセットおよび再使用が可能となる。
【０１７２】比較器２９６４は、バス２９６２、低温度
設定点レジスタ２９６６に接続された第２のバス、およ
び、障害設定点レジスタ２９７０に接続された第３のバ
スという３つのバスを持つ。各設定点レジスタは、順次
コマンド線上でプリンタから設定点データを受け取る分
散プロセッサ２９７１上の論理回路に接続している。設
定点値は、７ビット・デジタル・ワードであって、測定
された温度データと同じ尺度で符号化される。低温度設
定点値は、受け入れ可能な最低動作温度に対応し、それ
より下では、処理駆動ヘッドは加熱されないものと解釈
される。障害温度設定点値は、受け入れ可能な最高動作
温度に対応し、それより上では、安全にまたは信頼でき
るように動作するにはあまりに熱いと解釈される。
【０１７３】比較器は論理回路に接続する障害出力線２
９７２を持つ。障害出力線２９７２は、センサ出力ワー
ドの値が障害設定点値より小さい時低に設定され、セン
サ出力ワードの値が障害設定点値より大きい時高に設定
される。比較器からの加熱出力線２９７４も論理回路に
接続し、センサ出力ワードの値が温度設定点値より大き
い時低に設定され、センサ出力ワードの値が温度設定点
値より小さい時高に設定される。
【０１７４】論理回路は、通常の動作では、両方の出力
２９７２、２９７４からの低い信号に応答する。論理回
路が障害線上で高いレベルを検出すると、コマンド線を
経由してプリンタに信号を送り、印刷を中止して障害メ
ッセージを表示させるか、熱蓄積を減少させるため印刷
速度を遅くさせる。論理回路は、また、噴射回路に直接
接続して、プリンタ・エラーの場合に動的処理駆動ヘッ
ド使用停止機能を提供することができる。論理回路は、
加熱線上に高いレベルを検出すると、処理駆動ヘッド上
の加熱回路を起動して、加熱信号が選択された設定点に
上昇する測定温度に応答して加熱信号が低レベルに落下
するまで処理駆動ヘッドの加熱を続けさせる。加熱が完
了するまで印刷動作は延期または一次停止される。
【０１７５】正常動作においては、プリンタが最初に電
力投入される時温度は低い設定点以下であるので、設定
点に達するまで複数の温度測定サイクルの間加熱が行わ
れる。プリンタがオンでアイドル状態になると、連続的
で迅速な測定サイクルによって、処理駆動ヘッド温度が
設定点以下の間加熱サイクルが繰り返され、処理駆動ヘ
ッド温度が設定点を上回ると加熱動作はオフとなり、そ
のため、少なくとも適切な印刷に必要とされるものより
広くない狭い範囲に最低温度が維持される。印刷の開始
時点において、処理駆動ヘッドは通常動作で加熱を行
い、プリンタがアイドルとならない限り、あるいは、非
常にまばらなパターンの少ないノズルの印刷を行わない
限り、不必要な加熱を行わない。印刷が過大すなわち長
期間大部分またはすべてのノズルの噴射を伴う印刷の場
合、処理駆動ヘッドの温度がしきい値に達し、印刷速度
が遅くされるか、処理駆動ヘッド温度が障害レベル以下
になるまで停止させられるか、あるいはすべて停止させ
られる。
【０１７６】制御を追加するため、比較器２９６４は、
測定電圧ワード・ワードが所望の範囲から離れる度合い
を評価して、その度合いを適切に変更するアクションを
とることができる。障害設定点をわずかに上回る場合は
印刷速度を遅くさせ、大幅に上回れば印刷停止を行うよ
うにすることもできる。同様に、一層低い設定点におい
て、第１の温度に達する間で比較的迅速な加熱を行い、
高めの温度に達するまで比較的遅い加熱を行うようにす
ることもできる。これらの機能は、出力線２９７２、２
９７４が多ビット・バスであることを必要とする。
【０１７７】１つの実施形態において、システムは、０
°Ｃから１２０°Ｃの検出範囲を持ち、４ＭＨｚクロッ
ク周波数において４０°Ｃに関して約１２０マイクロ秒
の公称変換時間を持つ。本実施形態において、ＤＡＣは
１２７タップを持つ１２８エレメント精度ポリシリコン
・ストリップである。各タップは、解読された入力ワー
ドによって制御される一連のアナログ・スイッチを経由
して接続される。基準電圧は、バンドギャップ基準から
導出され、処理ならび動作温度の可能な入れ替えに対し
て＋/−４０％変動する。ＤＡＣは、センサおよび比較
器回路に対する設計制約を緩和するため２.５６Ｖのオ
フセットを持ち、１増分当たり２０ｍＶの解像度を持
ち、そのため出力レジスタに＋／−２°Ｃの温度解像度
およびカウント当たり２°Ｃを生成する。
【０１７８】VI. 加熱装置 駆動ヘッドがしきい値温度より下に落ちたという判断に
応答して、処理駆動ヘッドの温度を上昇させるため加熱
装置が使用される。駆動ヘッドは、インク滴の放出を引
き起こす最小限の電流を各々が持つインク滴放出噴射抵
抗器を含む。電流を制御することによって、噴射抵抗器
に接続された加熱装置が、インク滴放出に必要な最低限
の電流を上回ることなく、駆動ヘッドの温度を上昇させ
るのに十分な電流を噴射抵抗器に提供することが可能と
される。
【０１７９】図３１は、加熱装置の１例を示している。
加熱装置３０００は、第１および第２部分３０２０，３
０３０というセクションを含む加熱回路３０１０であ
る。加熱回路３０１０は、制御信号を受け取るため、駆
動ヘッド３０５０の熱制御装置３０４０に電気的に接続
されている。駆動ヘッド３０５０の温度を増加させる必
要性に応答して、駆動ヘッド３０５０は加熱回路３０１
０に起動信号を送る。第１部分３０２０が、しきい値噴
射電流以下の電流を供給することによって、少なくとも
１つの噴射抵抗器好ましくは噴射抵抗器セットを加熱す
る。第２部分３０３０が、インク滴を放出するためしき
い値を越える電流を供給する。この結果、加熱装置３０
０の動作によってどの噴射抵抗器のインク滴放出もない
まま駆動ヘッド３０５０の温度があがる。
【０１８０】具体的には、図３２は、図３１の装置を取
り入れた図２１のノズル駆動論理機構３１２５を示して
いる。図３２に示されている例において、ｎ個のノズル
(０−ｎ)があり、記述されるプロセスの各々がこれらの
ノズルの各々に適用される。各抵抗器３１０５は、ノズ
ル・トランジスタ３１１０および加熱装置３１１５を経
由してアースに接続されている。ノズル・トランジスタ
３１１０および加熱装置３１１５は、例えば電力電界効
果トランジスタ(ＦＥＴＳ)である。加熱装置３１１５
は、印刷動作の前およびその間にいかなる所望の温度に
でもプリントヘッド・アセンブリを加熱する能力を備え
る。このプロセスは、エネルギーの細流が加熱装置３１
１５を通過することをプリントヘッド・アセンブリが許
容するので、"細流加熱"と呼ばれる。この細流エネルギ
ーが、プリントヘッド・アセンブリを暖めのには十分で
はあるが、インク滴を放出するのには十分ではないエネ
ルギーを供給する。所望の温度に達するまでプリントヘ
ッド・アセンブリ温度は上昇され、その時点で加熱装置
３１１５は遮断される。
【０１８１】１つの実施形態において、図３２に示され
るように、ノズル・スイッチ３１１０および加熱装置３
１１５が抵抗器３１０５に並列接続される。加熱装置３
１１５の目的は、最適印刷温度より下の時プリントヘッ
ド・アセンブリを加熱する方法を提供することである。
好ましくは、加熱装置３１１５は関連抵抗器３１０５の
可能な限り近くに配置される。ノズル・スイッチ３１１
０は、アドレス復号器３１２０、"ＡＮＤ"機構３１２５
およびレベル・シフター３１３０の組み合わせによっ
て、オンにされる。これらの装置の各々は、ノズル・ス
イッチ３１１０がオンにされるべき時を決定するのに役
立つ。この決定は、(1)ノズルがデータを受け取るよう
に選択されたか否か、(2)噴射パルスがノズルに送られ
たか否か、および、(3)プリミティブから送られたアド
レスがノズル・トランジスタのアドレスと一致するか否
か、に基づいて行われる。上述のシステムに加えて、ノ
ズル駆動論理３１２５は、また、複数のデータ・ラッチ
(図示されていない)を含む。これらのデータ・ラッチ
は、各ノズルにおけるデータ記憶を提供する。
【０１８２】加熱装置の動作の例 各ノズル毎に、プリントヘッド回路は、駆動トランジス
タおよび加熱抵抗器を備える加熱トランジスタを含む。
駆動トランジスタは加熱抵抗器に噴射パルスを出力す
る。噴射パルスは、ノズルからインクを放出することが
できるように抵抗器およびインクを加熱するために十分
な電流の大きさである。加熱トランジスタは、加熱抵抗
器に対する加熱パルスを生成する。加熱パルスの電流の
大きさは、噴射パルスに比較して小さい。それぞれの加
熱抵抗器に加熱パルスを送る目的は、印刷サイクルの間
プリントヘッドを所望の温度に維持することである。
【０１８３】各ノズル毎に、加熱トランジスタのソース
接合部は、駆動トランジスタのソース接合部に共通して
接続される。加えて、加熱トランジスタのドレイン接合
部は、駆動トランジスタのドレイン接合部に接続され
る。１つの実施形態において、共通して接続されたソー
ス接合部はアースに共通して接続され、一方、共通して
接続されたドレイン接合部は加熱抵抗器に接続される。
【０１８４】加熱トランジスタは、好ましくは、ソース
接点に関して駆動トランジスタと共通配線接続を共有
し、一方、ドレイン接点に関して駆動トランジスタと共
通配線接続を共有するように配置される。加熱トランジ
スタは、独立したゲート接点を持つ駆動トランジスタの
分割された部分の１つとして配置される。そのような配
置の利点は、別の加熱トランジスタを含むため処理駆動
ヘッド上に領域の追加が必要とされないことである。追
加の相互接続線が必要とされない。加熱トランジスタ・
ゲートに関する付加的接点が好ましくは含まれる。加熱
トランジスタが起動され、駆動トランジスタと連係して
加熱トランジスタが噴射の間加熱抵抗器に対する電流を
検出する１つの実施形態において、加熱トランジスタだ
けを除いた駆動トランジスタの従来型配置に関して同じ
量の電力が達成可能である。従来型の駆動トランジスタ
に関して加熱ならびに駆動トランジスタのため同量の基
板領域が使用される。
【０１８５】以上、本発明の原理、好ましい実施形態お
よび動作モードを記述したが、本発明は上述の特定の実
施形態に限定されているものと見なされるべきではな
い。例えば、上記発明は、熱式のインクジェット・プリ
ンタと同様に、熱式ではないインクジェット・プリンタ
に関連しても使用されることができる。従って、上述の
実施形態は特定形態に制約するものではなく例示のため
のものであるとみなされるべきであり、本発明の理念を
逸脱することなく上記実施形態に種々の変更を加えるこ
とができることは当業者に認められるべきであろう。
【０１８６】本発明には、例として次のような実施様態
が含まれる。
【０１８７】（１）インク放出駆動ヘッドと統合された
分散プロセッサを有し、インクを選択的に印刷するため
コントローラとの間でプリントヘッド状態情報を含む双
方向通信を行う処理駆動ヘッドを備えるプリントヘッド
・アセンブリ。
【０１８８】（２）上記分散プロセッサが、噴射シーケ
ンス、噴射遅延およびインク滴印刷遅延を統制する噴射
コントローラを含む、上記（１）に記載のプリントヘッ
ド・アセンブリ。
【０１８９】（３）上記噴射コントローラが、複数の異
なる噴射シーケンスを使用してインク放出駆動ヘッドを
起動する、上記（２）に記載のプリントヘッド・アセン
ブリ。
【０１９０】（４）上記インク滴遅延が、放出されるイ
ンク滴をオフセットするための微少ドット遅延である、
上記（２）に記載のプリントヘッド・アセンブリ。
【０１９１】（５）上記分散プロセッサが、上記コント
ローラから上記駆動ヘッド１２６へ供給されるエネルギ
ーを統制するエネルギー制御装置１３２を含む、上記
（１）に記載のプリントヘッド・アセンブリ。
【０１９２】（６）上記分散プロセッサが、駆動ヘッド
の熱特性を統制する熱装置を含む、上記（１）に記載の
プリントヘッド・アセンブリ。
【０１９３】（７）上記（１）に記載のプリントヘッド
・アセンブリを含む印刷システムであって、媒体移動メ
カニズムと、上記媒体移動メカニズムに対して上記プリ
ントヘッド・アセンブリを支持するプリントヘッド支持
メカニズムと、上記インク放出駆動ヘッドにインクを提
供するため上記プリントヘッド・アセンブリに接続され
るインク供給装置と、を備える印刷システム。
【０１９４】（８）インクを選択的に印刷するためイン
ク放出駆動ヘッドと統合された分散プロセッサとコント
ローラの間でプリントヘッド状態情報を含む双方向通信
を行う印刷方法。
【０１９５】（９）分散プロセッサの噴射シーケンス、
噴射遅延およびインク滴印刷遅延を自動的に統制するス
テップを更に含む、上記（８）に記載の印刷方法。
【０１９６】（１０）上記コントローラから上記駆動ヘ
ッドへ供給されるエネルギーを自動的に統制するステッ
プを更に含む、上記（８）に記載の印刷方法。
【０１９７】（１１）上記駆動ヘッド熱特性を統制し、
上記双方向通信を管理するステップを更に含む、上記
（８）に記載の印刷方法。
【０１９８】
【発明の効果】本発明は、特に処理駆動ヘッド内部に配
置される分散プロセッサの機能によって、プリントヘッ
ド・アセンブリの熱およびエネルギーをきわめて効率的
に制御することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を取り入れた全般的印刷システムのブロ
ック図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態を取り入れた全般的
印刷システムのブロック図である。
【図３】本発明を取り入れた典型的プリンタの俯瞰図で
ある。
【図４】本発明を取り入れた典型的プリント・カートリ
ッジの透視図である。
【図５】図４の処理駆動ヘッドの詳細図である
【図６】プリントヘッド・アセンブリの駆動ヘッドと分
散プロセッサの間の交信を示すブロック図である。
【図７】印刷システムのコンポーネントの間の全般的機
能上の交信を示すブロック図である。
【図８】連続的検査を示すブロック図である。
【図９】相互接続パッドに関する特定信号パッドの連続
的検査の動作の流れ図である。
【図１０】漏電/ショート検査の１例を示す機能ブロッ
ク図である。
【図１１】抵抗器駆動動作のブロック図である。
【図１２】本発明の噴射パルス遅延の１例を示すブロッ
ク図である。
【図１３】遅延装置が入力信号に与える効果を示すブロ
ック図である。
【図１４】時間軸対電流軸上に描かれた遅延のない噴射
信号の図形である。
【図１５】時間軸対電流軸上に描かれた遅延噴射信号の
図形である。
【図１６】本発明のセクション間遅延の１例を示すブロ
ック図である。
【図１７】ノズル・データがレジスタにロードされる様
態の１例を示すブロック図である。
【図１８】プリントヘッド・アセンブリの動作の機能ブ
ロック図である。
【図１９】プリミティブあたりの電力制御の１例を示す
ブロック図である。
【図２０】図１９に関連するプリミティブあたりのアド
レス制御の詳細を示すブロック図である。
【図２１】図１９に関連するプリミティブあたりのデー
タ制御の詳細を示すブロック図である。
【図２２】プリントヘッド・アセンブリ内部の通信を制
御する通信機構の１例の機能ブロック図である。
【図２３】レジスタの読み書き動作の１例を示すブロッ
ク図である。
【図２４】典型的エネルギー制御装置のブロック図であ
る。
【図２５】本発明に従った製造時調整技術の一般的流れ
図である。
【図２６】本発明に従った立ち上げ時調整技術の一般的
流れ図である。
【図２７】印刷動作中の調整の一般的流れ図である。
【図２８】調整および印刷が行われる様態を示すブロッ
ク図である。
【図２９】本発明の熱制御装置の一般的動作の流れ図で
ある。
【図３０】本発明の典型的熱制御システムのブロック図
である。
【図３１】本発明の典型的な加熱装置システムのブロッ
ク図である。
【図３２】図３１の加熱装置を組み入れた図２１のノズ
ル駆動論理機構の詳細を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００ 印刷システム １１０ コントローラ １１６ プリントヘッド・アセンブリ １２０ 処理駆動ヘッド １２４ 分散プロセッサ １２６ インク放出駆動ヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ・エイチ・コリガン・サード アメリカ合衆国97330オレゴン州コーヴァ リス、ノース・ウエスト30ストリート 703 (72)発明者 リチャード・アイ・クラウス アメリカ合衆国98642ワシントン州リッジ フィールド、ノース・ウエスト・カーティ ー・ロード 902 Ｆターム(参考） 2C056 EA01 EA04 EB07 EB29 EB30 EB44 EB59 EC07 EC26 EC28 EC29 EC37 EC42 EC69 EC78 FA10 HA01 HA07 HA22 HA60

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】インク放出駆動ヘッドと統合された分散プ
    ロセッサを有し、インクを選択的に印刷するためコント
    ローラとの間でプリントヘッド状態情報を含む双方向通
    信を行う処理駆動ヘッドを備えるプリントヘッド・アセ
    ンブリ。
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